Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 I Mô tả: DS18B20 sản phẩm công ty MAXIM, cơng ty đóng góp nhiều vào việc cho đời bus dây cảm biến dây Hình dạng bên ngồi cảm biến dây DS18B20 mơ tả hình dạng vỏ TO-92 với chân dạng thường gặp dùng nhiều ứng dụng, dạng vỏ SOIC với chân dùng để đo nhiệt độ bề mặt, kể da người II Đặc trưng: Các đặc điểm kỹ thuật cảm biến DS18B20 kể cách tóm tắt sau: - Sử dụng giao diện dây nên cần có chân để truyền thông - Độ phân giải đo nhiệt độ từ bit tới 12bit Dải đo nhiệt độ -55°C đến 125°C, bậc 0.5°C, đạt độ xác đến 0.1°C việc hiệu chỉnh qua phần mềm - Rất thích hợp với ứng dụng đo lường đa điểm nhiều đầu đo nối bus, bus gọi bus dây (1-wire) - Không cần thêm linh kiện bên ngồi - Điện áp nguồn ni thay đổi khoảng rộng, từ 3.0 V đến 5.5 V DC cấp thơng qua đường dẫn liệu Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 - Dòng tiêu thụ chế độ nghỉ cực nhỏ - Thời gian lấy mẫu biến đổi digital 12 bit không lớn 750ms - Mỗi cảm biến có mã định danh 64 bit chứa nhớ ROM chip (on chip), giá trị nhị phân khắc tia laze III Tổng quan: Đầu đo nhiệt độ số DS18B20 đưa số liệu để biểu thị nhiệt độ đo dạng mã nhị phân 12 bit Các thông tin gửi đến nhận từ DS18B20 giao diện 1-wire, cần hai đường dẫn gồm đường cho tín hiệu đường làm dây GND đủ để kết nối vi điều khiển đến điểm đo Nguồn nuôi cho thao tác ghi/đọc/chuyển đổi trích từ đường tín hiệu, khơng cần có thêm đường dây riêng để cấp điện áp nguồn Mỗi vi mạch đo nhiệt độ DS18B20 có mã số định danh nhất, khắc laser trình chế tạo vi mạch nên nhiều vi mạch DS18B20 kết nối vào bus 1-wire mà khơng có nhầm lẫn Đặc điểm làm cho việc lắp đặt nhiều cảm biến nhiệt độ nhiều vị trí khác trở nên dễ dàng với chi phí thấp Số lượng cảm biến nối vào bus không hạn chế nhiệt độ/giá trị chuyển đổi: * Giá trị mặc định lần đọc Mỗi cảm biến nhiệt độ DS18B20 có dãy mã 64 bit lưu trữ nhớ ROM từ sản xuất kỹ thuật laze Ý nghĩa 64 bit mã giải thích hình: Như dãy mã chia thành nhóm, đó: Tám bit mã định danh họ dây, mã DS18B20 28h Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 48 bit mã số xuất xưởng nhất, nghĩa cảm biến DS1820 có số mã Tám bit có ý nghĩa byte mã kiểm tra CRC (cyclic redundancy check), byte tính tốn từ 56 bit dãy mã ROM Để truy cập lên cảm biến dây DS18B20 ta phải sử dụng hai nhóm lệnh: lệnh ROM lệnh chức (function commands) nhớ, lệnh mơ tả ngắn gọn sau: Lệnh ROM - SEARCH ROM (F0h) Lệnh cho phép điều khiển bus dò tìm số lượng thành viên tớ đấu vào bus giá trị cụ thể 64 bit ROM chúng chu trình dò tìm - READ ROM (33h) Cho phép đọc byte mã khắc laser ROM, bao gồm: bit mã định tên linh kiện (28h), 48 bit số xuất xưởng, bit kiểm tra CRC Lệnh dùng bus có cảm biến DS18B20, không xảy xung đột bus tất thiết bị slave đáp ứng Mục đích lệnh đọc thơng tin mã xuất xưởng DS18B20 để xử lý bus có nhiều cảm biến - MATCH ROM (55h) Lệnh gửi với 64 bit ROM tiếp theo, cho phép điều khiển bus chọn cảm biến DS18B20 cụ thể bus có nhiều cảm biến DS18B20 nối vào Chỉ có DS18B20 có 64 bit ROM trung khớp với chuỗi 64 bit vừa gửi tới đáp ứng lại lệnh nhớ Còn cảm biến DS18B20 có 64 bit ROM khơng trùng khớp tiếp tục chờ xung reset Lệnh sử dụng trường hợp có cảm biến dây, trường hợp có nhiều cảm biến dây - SKIP ROM (CCh) Lệnh cho phép thiết bị điều khiển truy nhập thẳng đến lệnh nhớ DS1820 mà không cần gửi chuỗi mã 64 bit ROM Như tiết kiệm thời gian chờ đợi mang hiệu bus có cảm biến - ALARM SEARCH (ECh) Tiến trình lệnh giống hệt lệnh Search ROM, cảm biến DS18B20 đáp ứng lệnh xuất điều kiện cảnh báo phép đo nhiệt độ cuối Điều kiện cảnh báo định nghĩa giá trị nhiệt độ đo lớn giá trị TH nhỏ giá trị TL hai giá trị nhiệt độ cao nhiệt độ thấp đặt ghi nhớ cảm biến Lệnh chức nhớ Sau thiết bị chủ (thường vi điều khiển) sử dụng lệnh ROM để định địa cho cảm biến dây đấu vào bus, thiết bị chủ đưa lệnh chức Bằng lệnh Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 chức thiết bị chủ đọc ghi vào nhớ nháp (scratchpad) cảm biến DS18B20 khởi tạo trình chuyển đổi giá trị nhiệt độ đo xác định chế độ cung cấp điện áp nguồn Các lệnh chức mơ tả ngắn gọn sau: - CONVERT T (44h) Lệnh khởi động trình đo chuyển đổi giá trị nhiệt độ thành giá trị số Sau chuyển đổi giá trị kết đo nhiệt độ lưu trữ ghi nhiệt độ byte nhớ nháp Thời gian chuyển đổi không 200 ms, thời gian chuyển đổi thực lệnh đọc giá trị đọc - WRITE SCRATCHPAD (4Eh) Lệnh cho phép ghi byte liệu vào nhớ nháp DS18B20 Byte ghi vào ghi TH (byte nhớ nháp), byte thứ hai ghi vào ghi TL (byte nhớ nháp) bye thứ ghi vào ghi cấu hình (byte 4) Dữ liệu truyền theo trình tự bit có ý nghĩa bit có ý nghĩa giảm dần Cả byte phải ghi trước thiết bị chủ xuất xung reset có liệu khác xuất - READ SCRATCHPAD (BEh) Lệnh cho phép thiết bị chủ đọc nội dung nhớ nháp Quá trình đọc bit có ý nghĩa byte tiếp tục byte thứ (byte - CRC) Thiết bị chủ xuất xung reset để làm dừng trình đọc lúc có phần liệu nhớ nháp cần đọc - COPYSCRATCHPAD (48h) Lệnh copy giá trị ghi TH ,TL ghi cấu hình (byte 2, byte byte 4) vào nhớ EEPROM - RECALL E (B8h) Lệnh lấy giá trị ghi TH ,TL ghi cấu hình từ EEPROM nhớ nháp - READ POWER SUPPLY (B4h) Một lệnh đọc tiếp sau lệnh cho biết DS1820 sử dụng chế độ cấp nguồn nào, giá trị đọc cấp nguồn đường dẫn liệu cấp nguồn qua đường dẫn riêng IV Phương thức giao tiếp: Việc đo nhiệt độ DS18B20 thực theo lần lấy mẫu Mỗi lần lấy mẫu ngăn cách tín hiệu reset presence pulse Reset xem trình ngăn cách Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 khởi động lại trình đo nhiệt độ mới, presence pulse giống tín hiệu báo hiệu cho VDK biết DS18B20 có mặt Ở ta thực đo nhiệt độ hiển thị đơn giản với DS18B20 Do bỏ qua phần : match ROM, search ROM, alarm search,… (các bạn đọc thêm phần datasheet thực với mạch đo nhiệt độ thơi khơng cần thiết…) Các bước lần lấy mẫu: - Khởi tạo xung reset nhận tín hiệu diện từ DS18B20 - Gửi lệnh ROM - Gửi lệnh chức nhớ Kết nối phần cứng bản: 1) Khởi tạo xung reset nhận tín hiệu diện từ DS18B20: Dùng VDK đặt DQ xuống mức thấp khoảng thời gian tối thiểu 480 µS Giải phóng DQ khỏi mức thấp, điện trở kéo lên tự đưa DQ lên mức cao Khi DS18B20 phát xung mức cao, chờ từ 15-60 µS DS18B20 kéo DQ xuống mức thấp khoảng thời gian từ 60-240 µS Bắt tín hiệu tức DS18B20 sẵn sàng Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 Sau VDK bắt tín hiệu sẵn sàng bắt đầu truyền lệnh ROM Ta skip ROM để khỏi thời gian match ROM có BUS, nhiều đường dây cần match, thực cách nhảy tới chương trình write ghi mã skip ROM (CCh) vào data line 2) Viết (write) đọc (read) giá trị : a - Ghi: DS18B20 có hai dạng rãnh viết: viết (viết mức logic vào DS18B20) viết (viết mức logic 1) Mỗi rãnh viết khơng dài q 60 µS, rãnh viết liên tiếp phải cách µS Với byte bit ta có rãnh viết liên tiếp Q trình viết sau: (viết hai giá trị liên tiếp nhau) - Đặt DQ xuống giá trị 15 µS đặt bit cần viết lên (ở 0) delay 15-45 µS Đặt DQ lên mức cao µS - Sau lại đặt DQ xuống giá trị khoảng nhỏ 15 µS đặt bit cần viết lên (ở 1) Delay 15-45 µS b – Đọc: DS18B20 có hai dạng rãnh đọc: đọc (đọc mức logic từ DS18B20) đọc (đọc mức Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 logic 1) Mỗi rãnh đọc không dài 60 µS, rãnh đọc liên tiếp phải cách µS Với byte bit ta có rãnh đọc liên tiếp Quá trình đọc sau: (đọc hai giá trị liên tiếp nhau) - Đặt DQ xuống giá trị khoảng lớn µS (khoảng 1-3 µS) lấy mẫu cho VDK (ở 0) khoảng thời gian nhỏ 15 µS kể từ lúc bắt đầu rãnh Đặt DQ lên mức cao µS - Sau lại đặt DQ xuống giá trị khoảng lớn µS (khoảng 1-3 µS) lấy mẫu cho VDK (ở 1) khoảng thời gian nhỏ 15 µS kể từ lúc bắt đầu rãnh Mạch đo nhiệt độ sử dụng AT89C2051 DS18B20 ( code here ) Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 Hướng dẫn giao tiếp cảm biến DS18B20 Tài liệu tham khảo Datasheet DS18B20 of Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600 AN4377, AN 4377, APP4377, Appnote4377, Appnote 4377 Copyright © by Maxim Integrated Products Additional legal notices: http://www.maxim-ic.com/legal Liu Cheng Zhong Page 10/30/2011 ... bus chọn cảm biến DS18B20 cụ thể bus có nhiều cảm biến DS18B20 nối vào Chỉ có DS18B20 có 64 bit ROM trung khớp với chuỗi 64 bit vừa gửi tới đáp ứng lại lệnh nhớ Còn cảm biến DS18B20 có 64 bit... biến nhiệt độ DS18B20 có dãy mã 64 bit lưu trữ nhớ ROM từ sản xuất kỹ thuật laze Ý nghĩa 64 bit mã giải thích hình: Như dãy mã chia thành nhóm, đó: Tám bit mã định danh họ dây, mã DS18B20 28h Liu... dây riêng để cấp điện áp nguồn Mỗi vi mạch đo nhiệt độ DS18B20 có mã số định danh nhất, khắc laser trình chế tạo vi mạch nên nhiều vi mạch DS18B20 kết nối vào bus 1-wire mà khơng có nhầm lẫn Đặc