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时间:2018-07-08
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1、智能温度传感器DS18B20的原理与应用2006-11-0614:29:32 作者:赵海兰 赵祥伟 来源:现代电子技术关键字:编程单线功率处理DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据
2、总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。1DS18B20简介?(1)独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。?(2)在使用中不需要任何外围元件。?(3)可用数据线供电,电压范围:3.0"5.5V。?(4)测温范围:-55"125℃。固有测温分辨率为0.5
3、℃。?(5)通过编程可实现9"12位的数字读数方式。?(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。?(7)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。 ?(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。2DS18B20的内部结构?DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如图1所示。?(1)64b闪速ROM的结构如下:?开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48位,最后8位是前56位的CRC校验码,这也是多个DS18B2
4、0可以采用一线进行通信的原因。?(2)非易市失性温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入用户报警上下限。?(3)高速暂存存储器?DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM。后者用于存储TH,TL值。数据先写入RAM,经校验后再传给E2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节,他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率,DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下:?低5位一直都是1,TM是测试模式位,用于设置DS18B20
5、在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动,R1和R0决定温度转换的精度位数,即是来设置分辨率,如表1所示(DS18B20出厂时被设置为12位)。?由表1可见,设定的分辨率越高,所需要的温度数据转换时间就越长。因此,在实际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。?高速暂存存储器除了配置寄存器外,还有其他8个字节组成,其分配如下所示。其中温度信息(第1,2字节)、TH和TL值第3,4字节、第6~8字节未用,表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码,可用来保证通信正确。?当D
6、S18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1,2字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式以00625℃/LSB形式表示。温度值格式如下:?对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,先将补码变换为原码,再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。?DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与TH,TL作比较,若T>TH或T < TL,则将该器件内的告警标志置位,并对主机发出
7、的告警搜索命令作出响应。因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。8、于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入,图中还隐含着计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-5
8、于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入,图中还隐含着计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-5
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