数字温度传感器18B20资料

1、转发数字温度传感器18B20的数据jlkyl单片机人才个人空间发送短信添加为朋友当前脱机1#大、中、小发表于2009年3月31日，16:23，仅由作者发表转发数字温度传感器18B20的数据达拉斯半导体公司的数字温度传感器DS1820是世界上第一个支持“单线总线”接口的温度传感器，它采用了ON-B0ARD专利技术。所有的传感元件和转换电路都集成在一个类似三极管的集成电路中。由于一线总线的独特性和经济性，用户可以很容易地构建传感器网络，并为测量系统的构建引入一个新概念。现在，新一代DS18B20更小、更经济、更灵活。这样就可以充分发挥“单线公交”的优势。目前，DS18B20的批量购买价格只有10元

2、左右。在传统的模拟信号远程温度测量系统中，需要解决超前误差补偿、多点测量切换误差和放大电路零点漂移误差等技术问题，以达到更高的测量精度。另外，一般监控场所的电磁环境非常恶劣，各种干扰信号都很强，因此模拟温度信号容易受到干扰，产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题最有效的方法。新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、单线总线、网络化等优点，在实际应用中取得了良好的温度测量效果。新型“单线设备”DS18B20体积更小，适用电压更宽，更经济。DS18B20和DS1822的特性DS18B20可编程9 12位分

3、辨率，精度0.5C。选择更小的封装和更宽的电压范围。用户设置的分辨率和报警温度存储在可编程只读存储器中，断电后仍会保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性价比也很好！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了用于存储用户定义的报警温度和分辨率参数的电可擦可编程只读存储器，精度降低到2摄氏度。它适用于低性能要求和严格成本控制的应用，是一种经济的产品。继“单线总线”的早期产品之后，DS1820开创了温度传感器技术的新概念。有了DS18B20和DS1822，电压、特性和封装有了更多的选择，这样我们就可以构建自己的经济型温度测量系统。数字温度传感器DS18B20

4、和DS1822 单线总线与DS1820一样，DS18B20也支持“单线总线”接口，测量温度范围为-55至125，从-10至85，精度为0.5。DS1822的精度差至2。现场温度以“单线总线”的数字方式直接传输，大大提高了系统的抗干扰性能。适用于恶劣环境下的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、消费电子产品温度测量等。与前代产品不同，新产品支持3 V 5.5 V的电压范围，使系统设计更加灵活方便。新一代产品更便宜、更小。一、DS18B20的主要特点(1)自适应电压范围较宽，电压范围为3.05.5V，可以通过寄生电源模式下的数据线供电(2)独特的单线接口模式，当DS18B20与微处理器连接时，

5、只需要一条端口线就可以实现微处理器与DS18B20之间的双向通信(3)DS18B20支持多点联网功能，多台DS18B20可以在仅有的三条线路上并联，实现联网和多点测温(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件，所有的传感元件和转换电路都集成在一个类似三极管的集成电路中(5)温度范围为-55 125，在-10 85时精度为0.5(6)可编程分辨率为9 12位，对应的可分辨温度为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度温度测量(7)温度最多可在93.75毫秒内以9位分辨率和750毫秒转换为数字(8)测量结果直接输出数字温度信号，通过“单线总线”串行传输给中央处理器，同时可以传输

6、CRC校验码，抗干扰和纠错能力强。(9)负压特性：当电源极性反转时，芯片不会因受热而烧坏，但不会正常工作。二、DS18B20的形状和内部结构DS18B20的内部结构主要由四部分组成：64位光刻机只读存储器、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形和引脚排列如下图1:所示740)this . width=740 border=undeined 740)this . width=740 border=undefined图DS18B20的外形和引脚排列DS18B20的引脚定义：(1)DQ是数字信号输入/输出端；(2)GND是权力之地；(3)VDD是外部电源的输入

7、端(在寄生电源连接模式下接地)。图DS18B20内部结构图Iii .DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是获得的温度值的位数随分辨率而变化，温度转换的延迟时间从2s减少到750ms。DS18B20的测温原理如图3所示。在图中，低温系数晶体振荡器的振荡频率受温度影响很小，它用来产生固定频率的脉冲信号，并将其送到计数器1。高温系数晶体振荡器的振荡速率随温度变化明显，产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器预设在对应于-55的基础值。计数器1减去由低温系数晶体振荡器产生的脉冲信号。当计数器1的预设值降至0时，温度寄存器的值将增加1，计数器1的

8、预设值将被重新加载，计数器1将再次开始对低温系数晶体振荡器产生的脉冲信号进行计数。该周期将停止温度寄存器值的累积，直到计数器2计数到0。此时，温度寄存器中的值是测得的温度。图3中的斜率累加器用于补偿和校正温度测量过程中的非线性，其输出用于校正计数器1的预设值。图DS18B20温度测量原理框图DS18B20有四个主要数据组件：(1)光刻只读存储器中的64位序列号是在出厂前光刻的，可视为DS18B20的地址序列号。64位光刻只读存储器的排列如下：前8位(28H)是产品类型标签，接下来的48位是DS18B20本身的序列号，最后8位是前56位的循环冗余校验码(CRC=X8 X5 X4 1)。光刻只读存

9、储器的功能是使每个DS18B20不同，从而实现在一条总线上连接多个DS18B20的目的。(2)DS18B20中的温度传感器可以测量温度，以12位转换为例：以16位符号扩展二进制补码的形式提供，以0.0625/LSB的形式表示，其中S为符号位。表1: DS18B20温度值格式表这是12位转换后获得的12位数据，存储在18B20的两个8位随机存取存储器中。二进制中的前5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0。实际温度可以通过将测量值乘以0.0625得到。如果温度小于0，则这5位为1，测量值需要反相加1并乘以0.0625才能得到实际温度。例如07D0H在125，0191H在25.0625，FF

10、6FH在-25.0625，FC90H在-55。表2: DS18B20温度数据表(3)3)DS18B 20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括高速暂存存储器和非易失性电可擦除可编程只读存储器，用于存储高低温触发器TH和TL以及结构寄存器。(4)配置寄存器每个字节的含义如下：表3:配置寄存器结构TMR1R011111低五位始终为“1”，TM为测试模式位，用于设置DS18B20是处于工作模式还是测试模式。当DS18B20出厂时，该位设置为0，因此用户不应更改它。R1和R0用于设置分辨率，如下表所示：(DS18B20暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。发出温度转换命令后，

11、转换后的温度值以两字节补码的形式存储在高速暂存存储器的第0和第1字节中。单片机可以通过单线接口读取数据，低位在前，高位在后。数据格式如表1所示。相应的温度计算：当符号位S=0时，二进制位直接转换为十进制位；当S=1时，首先将补码改为原始代码，然后计算十进制值。桌子？2是温度值的相应部分。第九个字节是冗余校验字节。表DS18B20临时寄存器分布注册内容字节地址低温值(最小二乘字节)0温度值高(毫秒字节)1高温极限2低温极限3配置寄存器4保留5保留6保留7循环冗余校验值8根据DS18B20的通信协议，主机(单片机)必须经过三个步骤来控制DS18B20完成温度转换：在每次读/写前复位DS18B20，

12、复位成功后发送一条只读存储器指令，最后发送一条随机存储器指令，使DS18B20能够按计划运行。复位需要主中央处理器拉下数据线500微秒，然后释放它。当DS18B20收到信号时，它等待约16 60微秒，然后发出一个现有的60 240微秒的低脉冲。当主中央处理器收到该信号时，表示复位成功。表6:只读存储器指令列表手指顺序合同代码功能和能量只读存储器33H读取DS1820温度传感器只读存储器中的代码(即64位地址)兼容只读存储器55H发出该命令后，发出64位只读存储器代码，并访问单总线上对应代码的DS1820使其响应，为下一次读写DS1820做准备。搜索只读存储器0FOH用于确定连接到同一总线的数字

13、信号处理器1820的数量，并识别64位只读存储器地址。准备每个设备的操作。跳过只读存储器0CCH忽略64位只读存储器地址，并将温度转换命令直接发送至DS1820。适合整体操作。警报搜索命令0ECH只有温度超过设定值上限或下限的胶片在执行后才会响应。表6:内存指令列表手指顺序合同代码功能和能量温度变化44H激活DS1820进行温度转换。12位转换的最大时间为750毫秒(9位为93.75毫秒)。结果存储在内部9字节内存中。读取寄存器0BEH读取内部内存中9个字节的内容写寄存器4EH发送将下限和上限温度数据写入3字节和4字节内部随机存取存储器的命令，并在该命令后立即传输两个字节的数据。复制寄存器48

14、H将内存中第三和第四个字节的内容复制到可编程只读存储器。复位可编程只读存储器0B8H将可编程只读存储器中的内容恢复到随机存取存储器中的第三和第四字节。读取电源模式0B4H读取DS1820的电源模式。在寄生电源的情况下，DS1820发送“0”，在外部电源的情况下，DS1820发送“1”。V.DS18B20的应用电路DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用端口线路少等优点。以下是DS18B20在几种不同应用模式下的温度测量电路图：1，DS18B20寄生电源电路图如下图4所示，在寄生电源模式下，DS18B20从单线信号线获取能量：当信号线DQ处于高电平时，它将能量存储在内部

15、电容器中，当信号线处于低电平时，它消耗电容器上的电能，然后对寄生电源(电容器)充电，直到高电平到来。独特的寄生功率法有三个优点：1)进行远程温度测量时，不需要本地电源2)只读存储器可以在没有常规电源的情况下读取3)电路更简单，仅使用一个输入/输出端口来测量温度为了使DS18B20进行精确的温度转换，输入输出线必须在温度转换期间提供足够的能量。由于每个DS18B20在温度转换期间的工作电流达到1mA，当多个温度传感器挂在同一个I/O线上进行多点温度测量时，只有4.7K的上拉电阻不能提供足够的能量，会导致温度转换失败或产生较大的温度误差。因此，图4中的电路只是注意：站长已经在这个电路上做了实验。在

16、实验中，电源电压VCC降低。当低于4.5V时，测量温度高于实际温度，误差较大。当电源电压降至4V时，温度误差高达3，这可能是由于寄生功率吸收的能量不足造成的。因此，站长建议你在开发温度测量系统时不要使用这个电路。图42DS18B 20寄生功率强上拉电源模式电路图下面的图5示出了改进的寄生电源模式。为了在动态转换周期中为DS18B20获得足够的电流供应，当执行温度转换或复制到E2存储器操作时，场效应晶体管可以直接将输入/输出线拉到VCC以提供足够的电流。在发送任何与复制到E2存储器或开始温度转换相关的指令后，输入/输出线必须在最多10微秒内转换到强上拉状态。在强上拉模式下，可以解决电流源不走的问题，因此它也适用于多点温度测量应用。缺点是它需要占用一个以上的输入/输出端口线来实现强上拉开关。图5注意：在图4和图5所示的寄生电源模式下，DS18B20的VDD引脚必须接地3DS18B 20的外部供电模式在外接电源模式下，DS18B20的工作电源由VDD引脚连接。此时，输入输出线不需要强拉，也不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度。同时，理论上可以将任意数量的DS18B20传感器挂在总线上，形成一个多点温度测量