[定稿]单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用

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1、单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用摘要：介绍单线数字温度传感器DS1820的特性及工作原理，给岀了DS1820与89C51单片机接口的应用实例，以及由DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。关键词：单线制（1-Wirc）时隙A/D变换美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS1820,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行数所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根

2、口线（单线接口）。读写及温度变换功率來源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。DS1820捉供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硕件。本文给出了DS1820与89C51单片机接口的应用实例和DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。1DS1820的特性•单线接口：仅需一根口线与MCU连接•无需外围元件•出总线提供电源•测温范围为-55°C〜75°C,精度为0.5°C•九位温度读数•A/D变换时间为200ms•用户自设定温度报警上下限，其值是非易失

3、性的•报警搜索命令口J识别哪片DS1820超温度限2DS1820引脚及功能DS1820的引脚见图1（PR35封装）。GND：地；DQ：数据输入/输出脚（单线接口，可作寄生供电）;VDD：电源电压。图1DS1820的PR35封装3DS1820的工作原理DS1820的内部结构如图2所示。由图2可知,DS1820由三个主要数字器件组成：©64bit闪速ROM；②温度传感器;③非易失性温度报警触发器TH和TLo64bit闪速ROM的结构如门8bit检验CRC48bit序列号SbilT厂代码（10H）MSBLSBMSBLSBMSBLSB它既可

4、寄生供电也口J由外部5V屯源供电。在寄生供电情况下，当总线为高电平时，DS1820从总线上获得能量并储存在内部电容上当总线为低电平时，由电容向DS1820供电。DS1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的脉冲可以通过门屯路，而当到达某一•设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55£时的值，如果计数器到达0Z前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55°C。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍

5、然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit,高位为符号位，其结构如下：LSBMSBi1oaiiio符号位此数代表-25江对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理吋，将DSI820信号线与单片机一位I」线相连，单片机可挂接多片DS1820,从而实现多点温度检测系统。系统对DS1820的操作以ROM命令和存储器命令形式出现。3.1ROM命令代码及其含义-READROM命令代码［33H］：如果只有一片DS1820,可用此命令读出其序列号，若在线DS1820多于一个，将发生冲突。-MATCHROM命令代码［55H］：多个DS

6、1820在线时，可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820,此后的命令就针对该DS1820o•SKIPROM命令代码［CCH］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所冇DS1820o-SEARCHRDH命令代码［FOH］：用以读出在线的DS1820的序列号。•ALARMSEARCH命令代码［ECH］：当温度值高于TH或低于TL中的数值时,此命令可以读出报警的DS1820。3.2存储器操作命令代码及其含义-WRITESCRATCHPAD命令代码［4EH］：写两个字节的数据到温度寄存器。•READSCRATCIIPAD命令代码［BEII

7、］：读取温度寄存器的温度值。-COPYSCRATCHPAD命令代码［48H］：将温度寄存器的数值拷贝到EERAM屮,保证温度值不丢失。•CONVERT命令代码［44H］：启动在线DS1280做温度A/D转换。-RECALLEE命令代码［B8H］：将EERAM中的数值拷贝到温度寄存器中。•READPOWERSUPPLY命令代码［B4H］：在本命令送到DS1280之后的毎一个读数据间隙，指出电源模式：“0”为寄生电源；“1”为外部电源。DS1820单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念。因此系统对DS1820的各种操作必须按协议进

8、行。操作协议为：初始化DS1820（发复位脉冲）-＞发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据。各种操作的时序图如图3和图4所示。4温度检测系统原理及程序流程图温度检测系统原理图如图5所示，采用寄生电源供电方式。为保证在有效的DS1