1、DS18B20的功能簡介制作人：邱雨 莊問 曾雨桐 徐洪1、DS18B20的簡介（1）獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。    （3）可用數據線供電，電壓范圍：+3.0 +5.5 V。    （4）測溫范圍：-55 +125 。固有測溫分辨率為0.5 。    （5）通過編程可實現912位的數字讀數方式。    （6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。 &#

2、160;  （7）支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫。    （8）負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。2、DS18B20的外形和內部結構DS18B20內部結構主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示，DQ為數字信號輸入輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。（1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻RO

3、M的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。    （2） DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625/LSB形式表達，其中S為符號位。 表 2-12-4-3 DS18B20溫度值格式表  這是12位轉化后得到的12位數據，存儲在18B2

4、0的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。 例如+125的數字輸出為07D0H，+25.0625的數字輸出為0191H，-25.0625的數字輸出為FF6FH，-55的數字輸出為FC90H。 表 2-12-4-4 DS18B20溫度數據表 （3）DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發器T

5、H、TL和結構寄存器。 （4）配置寄存器 該字節各位的意義如下： 表 2-12-4-5 配置寄存器結構TMR1R011111     低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設置為12位）分辨率設置表：   表 2-12-4-6 溫度值分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位75

6、0msDS18B20的工作原理3、DS18B20工作原理 DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s 減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數器1。高溫度系數晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器2的脈沖輸入。計數器1和溫度寄存器被預置在55所對應的一個基數值。計數器1對 低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數器1的預置將重新被裝入，計數器1重 新開

7、始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數器1的預置值。 圖3： DS18B20測溫原理框圖    4、DS18B20與單片機的典型接口設計以 MCS-51單片機為例，圖3中采用寄生電源供電方式，P1.1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管和89C51的P1.0來完成對總線的上拉。當DS18B29處于寫存儲器和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟

8、時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD和GND端均接地。由于單線只有一根線，因此發送接口必須是三態的。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。假設單片機系統所用的晶體管晶振頻率為12MHZ，根據DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫三個子程序：INTI為初始化子程序，WRITE為寫子程序，READ為讀子程序，所有的數據讀寫均由最低位開始，實際在實驗中不用這種方式，只要在數據線上加一個上拉電阻4.7K，另外兩個引腳分別接電源和地。5、DS1820使用中注意事項 DS1820雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用

9、口線少等優點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數據傳送，因此 ，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統程序設計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現。 在DS1820的有關資料中均未提及單總線上所掛DS1820數量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820，在實際應用中并非如此。當單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統設計時 要加以注意。 連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的 測溫數據將發生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正 常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產生畸變造成的。因此，在用DS1820進行長距離測溫系統設計時要充分考 慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 在DS1820測溫程序設計中，向DS1820發出溫度轉換命令后