数字温度传感器ds18b20及其应用new

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1、数字温度传感器DS18B20及其应用数字化技术推动了信息化的革命在传感器的器件结构上采用数字化技术，使信息的采集变得更加方便。例如，对于温度信号采集系统，传统的模拟温度传感器多为铂电阻、铜电阻等。每一个传感器的传输线至少有两根导线，带补偿接法需要三根导线。如果对50路温度信号进行检测，就需要100根或150根导线接到采集端口，然后还要经过电桥电路、信号放大、通道选择、A／D转换等，才能将温度信号变成数字信号供计算机处理。DS18B20是美国DALLAS公司生产的新型单总线数字温度传感器，如图1所示。DS18B20采用3脚(或8脚)封装，从图1中看到，从DS18B20读出或写人数据

2、仅需要一根I／O口线。并且以串行通信的方式与微控制器进行数据通信。该器件将半导体温敏器件、A／D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上，传感器直接输出的就是温度信号数字值。信号传输采用两芯(或三芯)电缆构成的单总线结构。一条单总线电缆上可以挂接若干个数字温度传感器，每个传感器有一个唯一的地址编码。微控制器通过对器件的寻址，就可以读取某一个传感器的温度值，从而简化了信号采集系统的电路结构。采集端口的连接线减少了50倍，既节省了造价，又给现场施工带来极大的方便。DS18B20是实现单总线测控网络的关键器件,主要包括：寄生电源、温度传感器、64位激光ROM和单总线接口、存放中间数

3、据的高速暂存器RAM、用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。DS18B20内部存储器由ROM、RAM和E2ROM组成,其中，ROM由64位二进制数字组成，共分为8个字节，字节0的内容是该产品的厂家代号28H，字节1～字节6的内容是48位器件序列号，字节7是ROM前56位的CRC校验码。由于64位ROM码具有唯一性，在使用时作为该器件的地址，通过读ROM命令可以将它读出来。RAM是由9个字节的高速暂存器和非易失性电擦写E2ROM组成。其中字节0、1存储当前温度，字节2、3存储上、下限报警温度TH和TL，字节4是配

4、置寄存器，字节8是RAM前64位的CRC校验码。RAM中EEROM用于存储TH、TL和配置寄存器的值。数据先写人RAM，经校验后再传给E2ROM。通过DS18B20功能命令对RAM进行操作。CRC的函数表达式为：CRC=x8+x5+x4+1,DS18B20的温度测量范围是一55℃～+125℃，分辨率的默认值12位。寄存器控制字的格式。检测温度由两个字节组成，字节1的高5位s代表符号位，字节0的低四位是小数部分，中间7位是整数部分；字节4是配置寄存器控制字的格式，当R1R0的值为00B、01B、10B、llB时，对应的分辨率为9、10、11、12位，转换时间为93ms、187ms、

5、375ms、750ms。当主机发出温度转换命令(44H)时，便启动了温度转换过程，转换时间最长750mS。主机通过读暂存器功能命令(BEH)，将温度值读出。通过写暂存器功能命令，改变分辨率的设置。DS18B20有两种供电方式：3．0V～5．5V的电源供电方式和寄生电源供电方式(直接从数据线获取电源)。电源检测电路用于判定供电方式。数字式温度传感器和模拟传感器最大的区别，是将温度信号直接转化成数字信号，然后通过串行通信的方式输出。因此掌握DS18B20的通信协议是使用该器件的关键。所有的DS18B20器件要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲

6、、应答脉冲；写“0”、写“1”时隙；读“0”、和读“1”时隙。与DS18B20的通信，是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送所有的命令和数据时，都是字节的低位在前，高位在后。每个通信周期起始于微控制器发出的复位脉冲，其后紧跟DSI8B20发出的应答脉冲。在写时隙期间，主机向DS18B20器件写人数据，而在读时隙期间，主机读人来自DS18B20的数据。在每一个时隙总线只能传输一位数据。主机将单总线DO从逻辑高(空闲状态)拉为逻辑低时，即启动一个写时隙。所有的写时隙必须在60s至120p．s内完成，且在每个循环之间至少需要1,us的恢复时间。写0和写1时隙0时隙期间，微控制器在整

7、个时隙中将总线拉低；而写1时隙期间，微控制器将总线拉低，然后在时隙起始后15p．s之内释放总线。硬件电路设计由PC机与单片机等器件组成的温度测控系统的硬件电路系统由三个部分组成,上位机部分采用PC机，实现对系统的管理。上位机的主要功能有：对温度数据进行管理与显示，具有较好的人机交互界面，对检测环境和测温点进行立体图形显示，根据下位机发送来的温度数据，画出每个测温点的温度曲线；声光显示报警点位置及报警温度值；可以从PC机的键盘输人控制参数，再将其传送到下位机AT89C51中去，实现