DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 – DS18B20 測溫操作 (一百三十一)

DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 – DS18B20 測溫操作 (一百三十一)：

DS18S20 的核心功能是它能直接讀取數字式溫度傳感器，用戶可設置溫度傳感器的分辨率 9，10，11或 12 bits，等於溫度增加 0.5℃，0.25℃，0.125℃，0.0625°C，默認分辨率是 12 bits。DS18S20 接上電源在一個低功耗的閒置狀態，啟動溫度測量和 A-to-D 轉換，Master 必須發出一個T [44H] 轉換命令。轉換後，溫度數據會存儲在 2-byte 的暫存器 (scratchpad memory) 內的溫度寄存器 (temperature register) 和 DS18S20 返回到空閒狀態。 如果 DS18S20 是外接電源供電，Master 會發出“讀取時段”(Read Time Slots) 後發出轉換T命令，當溫度轉換過程中 DS18S20 將回應發送0，當溫度完成 DS18S20 將回應發送1。如果 DS18S20 是寄生電源供電，在溫度轉換過程中總線會強行上拉，以至這個通知技術不能被使用。

 
DS18S20 輸出數據是用攝氏度表示，華氏度則會利用程式或對表轉換，溫度數據會存儲在 16-bit 符號擴展補數 (sign-extended two’s complement number) 溫度寄存器 (Figure2)，Sign bit (S) 代表溫度的正負值，S=0 是正溫度、S=1 是負溫度。如果 DS18B20 的分辨率是 12 bits，在溫度寄存器的所有數據都是有效。但對於11 bits 分辨率，bit 0 是未定義。 10 bits 分辨率，bit 1 和 bit 0 是未定義，9 bits 分辨率，bit 2，1，0是未定義。

溫度寄存器 (Temperature Register)

DS18B20 中的溫度感測器完成對溫度的測量，用 16-bit 符號擴展的二進位補數讀數形式提供，以0.0625℃/LSB 形式表達，其中 S 為符號位元。例如 ＋125℃ 的數位輸出為 07D0H，＋25.0625℃ 的數位輸出為 0191H，－25.0625℃ 的數位輸出為 FF6FH，－55℃ 的數位輸出為 FC90H。

12位元解析度時的兩個溫度位元組的具體格式如下:

低位元組	2^3	2^2	2^1	2^0	2^-1	2^-2	2^-3	2^-4
高位元組	S	S	S	S	S	2^6	2^5	2^4

其中高位元組前5位元都是符號位元 S, 若解析度低於12 bit 時, 相應地使最低為0, 如: 當解析度為10 bit 時, 低位元組為:

低位元組	2^3	2^2	2^1	2^0	2^-1	2^-2	0	0
高位元組	S	S	S	S	S	2^6	2^5	2^4

Table 1給出了數字輸出數據的例子，12位分辨率轉換為相應的溫度讀數

測量資料以16位元帶符號位元擴展的二進位補數形式存放單片機讀取溫度，一次讀 2位元組16位元，讀完將低 11位元的二進位轉化為十進位後乘 0.0625 即為實際溫度，只需要判斷11位即可還需要判斷溫度正負：前5位元為符號位元，1為負，0為正。

1)前5位為1時，讀取溫度為負值，實際溫度=測得數值需要取反加1再乘0.0625

  -55 = 11111 10010010000 低11位取反 011 0110 1111（十進位879）> 加1(880) > 乘0.0625 > 實際溫度880*0.0625=55（11111為負）  

2)前5位為0時，讀取溫度為正值，實際溫度=測得數值乘0.0625

  +125 = 00000 11111010000 低11位十進位為 2000 > 2000*0.0625=125  00000位正

警報信號操作 (Alarm Signaling)

DS18B20 的執行溫度轉換後，溫度數值會進行比較兩個用戶定義 (User-defined) 的 8-byte 的 TH 和 TL 寄存器的存儲數值，Sign bit (S) 代表溫度的正負值，S=0 是正溫度、S=1 是負溫度。TH 和 TL 寄存器是非易失（Nonvolatile EEPROM），斷電仍能保存數據。只有溫度寄存器 bits 4 至 11 同 TH 和 TL  8-bit 寄存器作比較，如果測得的溫度是低於或等於 TL 或高於或等於 TH，觸發警報和 DS18B20 的內部設置警報標誌。每次溫度測量後標誌會被更新。

當 Master 在總線發出警報搜尋指令 [ECh] 後，Master 便可以檢查總線上的所有 DS18B20 的警報標誌狀態，任何 DS18B20 設置警報標誌會回應指令，Master 會準確地知道哪些 DS18B20 是有警報。如果存在警報條件或 TH 或 TL 的設置已經改變，下一個溫度轉換時應做驗證警報狀態。

   

DS18B20 的功能指令

Master 使用了 ROM 指令與它希望的 DS18B20 溝通後，Master 可以發出的 DS18B20 功能指令，這些指令允許 Master 寫入和讀取 DS18B20 的暫存器，啟動溫度轉換，並確定電源模式。  DS18B20 的功能指令如下 Table 3 所述。