智能温度传感器ds18b20的原理与应用

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1、智能温度传感器DS18B20的原理与应用赵海兰1,赵祥伟2(1沙洲职业工学院江苏张家港215600；2高新张铜公司江苏张家港215600)   摘 要：DS18B20是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接口方式。文章详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。   关键词：DS18B20；单线制；温度传感器；单片机   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

2、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

3、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℃。   （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。

4、   (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DS18B20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E2RAM。后者用于存储TH，TL值。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。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

5、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

6、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DS18B20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00625℃/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

7、位，并对主机发出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。   (4)CRC的产生   在64bROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。3DS18B20的测温原理   DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小［1］，用于产生固定频率的脉