DS18B20内部结构及功能（精编版）

1、ds18b20内部结构及功能ds18b20 内部结构主要由四部分组成64 位光刻 rom 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器th 和 tl 、配置寄存器。如图2.2 所示，为 ds18b20 内部结构框图。存储器和控制寄存器二极管温度传感器二极管64 位 rom和单线端口暂存器上限触发 th下限触发 tl电源探测8 位 crc 暂存器图 2.2 ds18b20内部结构框图如前所述， 每只 ds18b20 都有一个唯一的长达 64 位的只读存储器号， 该只读存储器号存放在 ds18b20 内部的 rom 中。其中，低 8 位为 ds18b20 单总线温度传感器的家族号； 高 8 位为 crc

2、循环冗余校验码， 用以校正前 56 位是否正确；中间的 48 位是一个唯一的序列号。 该 64 为只读存储器号常用于元器件的识别和匹配。表 2.2 ds18b20的 64 位 rom 号msb64 位 rom 号lsb8 位校验码msblsb48 位序列号msblsb8 位家族号msblsb64 位 rom 和 rom 操作控制区允许ds18b20 作为单线制器件并按照单总线协议工作。只有建立了rom 操作协议，才能对ds18b20 进行控制操作。单总线的所有 rom 操作，都从一个初始化序列开始。此外，单总线控制器还提供了 5 个 rom 操作命令和 6 个 ram操作指令。rom 操作命令

3、：1) read rom 33h：该命令允许总线控制器读到ds18b20 的 rom 序列。进仅总线上存在单个器件时才能使用，否则会发生数据冲突。2) match rom 55h ：匹配 rom 命令，后跟 64 位 rom 序列，此后所有操作都对该器件进行。3) skip rom cch ：此后的指令将对在线所有器件起作用。4) search rom f0h：允许总线控制器识别总线上的所有从机编码。5) alarm search ech：响应最近一次测温遇到符合报警条件的情况。ram 操作指令：1) write scratchpad 4e：向 ds18b20 的暂存器中写入数据。2) rea

4、d scratchpad beh：读取暂存器的内容。3) copy scratchpad 48h：这条命令把暂存器的内容拷贝到ds18b20 的 e2存储器里，即把温度报警触发字节存入非易失性存储器里。4) convert t 44h：启动一次温度转换而无需其他数据。5) b8h ：把报警触发器里的值拷回暂存器，上电时自动执行。6) read power supply b4h：获取器件的电源模式： “ 0”=寄生电源，“1”=外部电源。存储器由一个暂存ram 和一个存储高低温报警触发值th 和 tl 的非易失性电可擦除 e2ram组成。当在单线总线上通讯时，暂存器帮助确保数据的完整 性。数据先

5、被写入暂存器， 经过校验后， 用一个拷贝暂存器命令把数据传到非易失性 e2ram 中，这一过程确保更改存储器时数据的完整性。暂存器的结构为8个字节的存储器。头两个字节包含测得的温度信息，第三和第四字节是th和tl 的拷贝，每次上电复位时被刷新，下面两个字节没有使用，但是在读回数据时，它们全部表现为逻辑1，第七和第八字节是计数寄存器，它们可以被用来获得更高的温度分辨力， 还有一个第九字节， 可以用读暂存器命令读出。 这个字节是以上八个字节的crc 码。图 2.3 ds18b20的管脚排列图ds18b20 的管脚排列如图2.3 所示。引脚定义如下：dq 为数字信号 i/o 端； gnd 为接地端；

6、vdd 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时vdd 接地)， nc 表示悬空。此外，ds18b20 有两种供电方式， 寄生电源供电和外部电源供电，这也就决定了它对外的连接方式。在寄生电源供电方式下， ds18b20 从单线信号线上汲取能量： 在信号线 dq 处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上 的电能，直到高电平到来再给寄生电源(电容)充电。这种供电方式具有远距离测 温时无需本地电源、可以在没有常规电源的条件下读取rom 、电路简洁等优点， 但当多个温度传感器挂在同一根i/o 线上进行多点测温时， 容易出现供电不足而无法转换温度或温度误差过大的现象，因此

7、适宜于单点测温。特别是当温度高 于 100时，由于此时ds18b20 表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行， 因此应使用外部电源供电方式。在外部电源供电方式下，ds18b20 工作电源由 vdd 引脚接入 (gnd 引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85 )，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，可以在总线上挂接多个ds18b20 传感器，组成多点测温系统。外部电源供电方式是ds18b20 的最佳工作方式，工作稳定可靠，即使vcc 降到了 3v 时，依然能够保证温度测量精度;抗干扰能力强，而且电路比较简单，适用范围广。如图 2.4 所示为 ds18b20 的两种电源连接方式

8、。ds18b20 cdcqnvdg1 2 3+5+5ds18b20 cdcqnvdg1 2 310k rds18b20 cdcqnvdg1 2 310k r1vccp2.4p2.4图 2.4 ds18b20的两种电源连接方式当总线控制器不知道总线上的器件是何种供电方式时，总线控制器发出读电源命令，等待返回值。如果是寄生电源，则发回“0”，如果是 vdd 供电，则发回“ 1”，这样总线控制器就能决定是否有ds18b20 需要强上拉。如果控制器接收到 “0”，则必须在温度转换期间给i/o 线提供强上拉。当温度传感器 ds18b20 的转换精度设置为“12”时，它用 12 位存贮温度值，最高位为符号

9、位。如表2.3ds18b20 的温度存储方式所示：负温度s=1；正温度s=0。如： 0550h 为+85，0191h 为 25.0625，fc90h 为-55。cbit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0232221202-12-22-32-4bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8表 2.3 ds18b20的温度存储方式lsb bytemsb bytesssss262524ds18b20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中还需注意以下几个方面的问题。1) 在对 ds18b20 进行编写程序时， 必须严格保证读 /写时序，否则将无法读取测量结果所有电压参考点为接地点，vdd低至 3.4v 时，温度转换精度±2。2) 在理论上单总线上可挂接任意多个ds18b20，但在实际应用时并非如此， 当单总线上所挂ds18b20 超过 8 个时，就需要解