DS-18B20 数位温度感测器介绍.PDF

DS-18B20 數位溫度感測器介紹 1、DS18B20 的主要特性 1.1、適應電壓範圍更寬，電壓範圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數 據線供電 1.2、獨特的單線介面方式，DS18B20 在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 1.3、 DS18B20 支援多點組網功能，多個 DS18B20 可以並聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫 1.4、DS18B20 在使用中不需要任何週邊元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的積體電路 內 1.5、溫範圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃ 1.6、可編程 的解析度為 9～12 位元，對應的可分辨溫度分別為 0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可實現 高精度測溫 1.7、在 9 位解析度時最多在 93.75ms 內把溫度轉換為數位，12 位元解析度時最多在 750ms 內把溫度值轉換 為數位，速度更快 1.8、測量結果直接輸出數位溫度信號，以一 線匯流排串列傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極 強的抗干擾糾錯能力 1.9、負壓特性：電源極性接反時，晶片不會因發熱而燒毀， 但不能正常工作。 2、DS18B20 的外形和內部結構 DS18B20 內部結構主要由四部分組成：64 位元光刻 ROM 、溫度感測器、非揮發的溫度報警觸發器 TH 和 T L、配置寄存器。 DS18B20 的外形及管腳排列如下圖 1: DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數位信號輸入/輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 圖 2： DS18B20 內部結構圖 圖 3： DS18B20 測溫原理框圖 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元數因解析度不同而不同，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。圖中低溫度係數晶振的振盪頻率受溫 度影響很小，用於產生固定頻率的脈衝信號送給計數器 1。高溫度係數晶振 隨溫度變化其振盪率明顯改 變，所產生的信號作為計數器 2 的脈衝輸入。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 低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行減法計數，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 新開始對低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行計 數，如此迴圈直到計數器 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 中的斜率累加器用於補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用於修正計數器 1 的預置值。 DS18B20 有 4 個主要的資料部件： （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 的位址序列碼。64 位光 刻 ROM 的排列是：開始 8 位元 （28H）是產品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最後 8 位是前面 56 位的迴圈冗餘校驗碼（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匯流排上掛接多個 DS18B20 的目的。 （2）DS18B20 中的溫度感測器可完成對溫度的測量，以 12 位轉化為例：用 16 位元符號擴展的二進位補數 讀數形式提供，以 0.0625℃/LSB 形式表達，其中 S 為符號位元。 表 1: DS18B20 溫度值格式表 這是 12 位元轉化後得到的 12 位元資料，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進位中的前面 5 位元是 符號位元，如果測得的溫度大於 0， 這 5 位為 0，只要將測到的數值乘於 0.0625 即可得到實際溫度；如果溫 度小於 0，這 5 位為 1，測到的數值需要取反加 1 再乘於 0.0625 即可得到實際 溫度。 例如+125℃的數位輸 出為 07D0H，+25.0625℃的數位輸出為 0191H，-25.0625℃的數位輸出為 FF6FH，-55℃的數位輸出為 FC90H 。 表 2: DS18B20 溫度資料