第17章C51模拟单总线接口

1、第17章 C51模拟单总线接口17.1 单总线接口概述典型的单总线接口结构如图所示。其中，除了公共的地线外，所有单总线设备共用一根数据总线。单总线结构中，外部可用包含一个单总线从机，也可以包含多个单总线从机。单总线结构可以通过一条公共数据线实现主机与一个或多个从机之间的半双工、双向通信。在单总线结构中，单总线主机为数据传输的主控制器，单总线上的从机只能被动地和单总线主机通信。17.2 单总线温度传感器及C51操作Dallas Semiconductor公司推出的DS18S20温度传感器即为单总线接口结构。由于其所需的引脚最少、接口简单、无需外部元件和精度高等优点，广泛应用于单片机系统中进行测温

2、以及温度监控。17.2.1 温度传感器DS18S20概述DS18S20是一种典型的单总线接口数字温度传感器，其提供了9位高精度的摄氏温度测量。同时，DS18S20具有非易失性、用户可编程上下触发门限的报警功能。由于其独特的单总线接口，使得其可以占用极少的I/O引脚资源，使用起来十分方便。DS18S20采用带隙温度检测结构，其内部有3个主要部件：64位激光刻制的唯一ROM序列号、温度传感器以及非易失性温度报警触发器。DS18S20以其简单方便的单总线接口特点，而广泛应用于温度测量、温度控制、数字温度计以及热感测系统中。17.2.2 DS18S20的数据操作及指令单总线将通信时使用的引脚减少到只有

3、1根，在数据传输时需要满足特定的格式才能进行。单总线主机和单总线从机之间的通信格式，如图所示。其中，SS为单总线从机采样时间，MS为单总线主机采样时间。17.2.3 DS18S20的访问流程DS18S20需要严格的时序协议才能实现单总线通信。通过单总线端口访问DS18S20的流程图，如图所示。单总线协议在总线数据访问的过程中，存在几种典型的信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0和读1。其中，存在脉冲由单总线从机发出，其余均由单总线主机发出。单总线主机与DS18S20之间的任何操作都需要初始化开始。初始化时，单总线主机发出复位脉冲，单总线从机紧跟其后发出存在脉冲。存在脉冲通知单总线主机D

4、S18S20在总线上已准备好，可以进行后续的ROM命令和存储器操作命令。17.2.4 温度转换操作DS18S20通过温度转换命令启动一次温度测量，测量结果存放在高速暂存器中，占有暂存器的字节0（LSB）和字节1（MSB）。DS18S20完成一次温度转换的时间为750ms。由于DS18S20可以测量正负温度，因此测量数据是以16位带符号位扩展的二进制补码形式存放的。单总线主机使用读暂存器命令可以把高速暂存器中的测量结果读出。DS18S20为9位数字温度分辨率，精度为0.5C，其温度数据格式如图所示。DS1820的温度与数据对应关系如表所示。所有数据都是以最低有效位（LSB）在前的方式进行读写的。

5、图中，S表示符号位。当S为0时，表示正的温度值；当S为1时，表示负的温度值。17.2.5 C51模拟单总线操作子函数对于DS18S20的操作需要严格遵守单总线总线协议，一般采用单总线主控制器或者带有单总线主机的微处理器来实现。但是很多时候，所选用的单片机不具备单总线接口。此时便需要在软件中模拟单总线操作。首先需要定义单总线所使用的引脚，示例如下： sbit ONEWIRE_DQ = P20; /定义P20引脚为DS18S20的DQ引脚这里以数字温度传感器DS18S20为例，介绍单总线器件所支持的ROM操作命令、存储器操作命令等的C51软件实现。17.3 C51单总线温度传感器实例前面以数字温度

6、传感器DS18S20为例，介绍了单总线接口以及C51模拟单总线的子函数。由于应用最为广泛的51系列单片机没有集成单总线控制器，因此，这里采用C51软件模拟的方法来实现DS18S20单总线接口的操作。17.3.1 电路设计17.3.2 程序设计在Keil Vison3集成开发环境中采用C51语言来进行程序设计。 17.3.3 仿真分析当完成程序设计和编译后，可以在Keil Vison3集成开发环境中对程序进行仿真，以确保程序的正确性。17.4 小结本章介绍了单总线接口的工作原理，并结合单总线接口的数字温度传感器DS18S20详细介绍了数据读写、指令以及访问流程等。为了能在普通的单片机中实现单总线接口的操作，本章以DS18S20为例给出了C51的操作子函数。最后通过一个完整的