精確把握DS18B20讀寫時序延長連接距離

后經(jīng)對DS18B20傳感器的讀寫子程序分析及對傳感器讀寫時序波形分析得出的結(jié)論，是因?yàn)樽x寫子程序?qū)S18B20傳感器的讀寫的時序把握不夠準(zhǔn)確造成的。下面就DS18B20傳感器的讀寫的時序把握度進(jìn)行分析，希望能對初步接觸該傳感器的人員有所幫助。
DSl8B20傳感器對讀寫時序的要求
首先對DS18B20傳感器的讀寫時序的要求進(jìn)行分析和了解。按D S 1 8 B 2 0 器件手冊介紹， 對DSl8B20寫數(shù)據(jù)時，主機(jī)產(chǎn)生讀時間片。當(dāng)主機(jī)把I／O數(shù)據(jù)總線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，低電平持續(xù)時間最少1μs,就產(chǎn)生寫時間片。在變?yōu)榈碗娖?5μs之后，DSl8B20在15～45μs之間對線采樣，如果線為高電平，寫1就發(fā)生，如果線為低電平，便發(fā)生寫0。時間片必須有最短為60μs的持續(xù)期，各寫周期之間必須有最短為1μs的恢復(fù)時間。圖2為DS18B20生產(chǎn)廠家提供的讀寫時序圖。
從DSl8B20讀數(shù)據(jù)時，主機(jī)產(chǎn)生讀時間片。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至低電平時，產(chǎn)生讀時間片。低電平持續(xù)時間至少1μs；來自DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后15μs有效，因此，在產(chǎn)生讀時間片15μs后主機(jī)必須停止把I/O線驅(qū)動至低電平，由上拉電阻拉回至高電平，主機(jī)在15μs末期對數(shù)據(jù)線采樣，如果線為高電平，就讀為1，如果線為低電平，便讀為0。讀時間片的最短持續(xù)期限為60μs，各讀時間片之間必須有最短為1μs的恢復(fù)時間。 在處理高低電平跳變時，還有必要了解DS18B20傳感器直流參數(shù)特性。其特性為：I/O口檢測低電平范圍為-0.3～0.8V，高電平范圍為2.2～5.5V，同單片機(jī)的I/O口檢測低電平范圍為-0.5V～0.2Vcc-0.1 V和高電平范圍為0.2Vcc+0.9V～Vcc+0.5V基本上相同。
數(shù)據(jù)連接線纜對讀寫數(shù)據(jù)波形的影響
針對微秒級數(shù)據(jù)脈沖信號，對于較長的數(shù)據(jù)線纜，不應(yīng)僅看作純阻性線纜，應(yīng)充分考慮線纜中存在的分布電容對數(shù)據(jù)脈沖信號在跳變時造成延時和變形的影響。其等效電路原理見圖3。一般線芯的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于上拉電阻，決定延時量的是上拉電阻與分布電容乘積。在上拉電阻一定的情況下，線纜越長，其分布電容越大，對數(shù)據(jù)脈沖信號影響也就越大。電纜的材料、結(jié)構(gòu)、工藝等不同，其存在的分布電容指標(biāo)亦不同，良好的同軸線纜分布電容一般在60 pF/m以下，而扁平排線相鄰線芯間的分布電容在300pF/m左右。
用記憶示波器在連接10m長RVV3×0.5mm2型線纜的傳感器上觀察到的數(shù)字波形見圖4（上拉電阻為5kΩ）。從圖4中可看出，在t 1時刻主機(jī)將數(shù)據(jù)線拉低，在t 2時刻才能被DS18B20識別為低電平，延遲了3μs。在t 3時刻主機(jī)釋放數(shù)據(jù)線，在上拉電阻的作用下，在t 4時刻才上升為被DS18B20識別的高電平，延遲了3μs。從t 2到t 4時刻，對DS18B20來說，是近19μs低電平。因此，在采用較長線纜時，如對傳感器讀寫時刻把握不準(zhǔn)確的話，會因使對讀寫的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生時延變形而不符合DS18B20對讀寫時序的要求，使對其讀寫操作失敗。在選用較長數(shù)據(jù)線纜時，還應(yīng)考慮抗干擾的問題，因此建議盡量采用雙絞線或帶屏蔽的雙絞線作傳感器的數(shù)據(jù)線纜。