单线数字温度传感器的原理与应用.pdf

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1、单线数字温度传感器的原理与应用作者:武汉测绘科技大学光电院(430079)金伟正来源：《电子技术应用》摘要：介绍单线数字温度传感器DS1820的特性及工作原理，给出了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-Wire)时隙A/D变换美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS182,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

2、个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单线接口）。读写及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DS1820供电，而无需额外电源。DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。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·由总线提供电源·测温范围为-55℃～75℃

3、，精度为0.5℃·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，其值是非易失性的·报警搜索命令可识别哪片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。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：①64bit闪速ROM；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的结构如下：它既可寄生

4、供电也可由外部５Ｖ电源供电。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电路，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0之前，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℃。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

5、。如果门电路仍然未关闭，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：对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将DS1820信号线与单片机一位口线相连，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DS1820在线时

6、，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DS1820。·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有DS1820。·SEARCHRDH命令代码［F0H］：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。·READSCRATCHPAD命令代码[

7、BEH]：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中，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之后的每一个读数据间隙，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DS

8、1820的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS1820（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→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DS1820时钟周期内，提供足够的电流，我们用一个MOSFET管和89C51的一个I/O口（P1.0）来完成对DS1820总线的上拉。当DS182