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单片机ds18b20温度传感器的引脚_功能_测温工作时序及原理_电路图

来源:华强商城 发布时间:2020-06-04

摘要: 单片机DS18B20是常用的数字温度传感器,主要由4部分组成:64 位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,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式等。下面小编将给大家介绍ds18b20温度传感器的中文资料数据手册,包括引脚图及功能,内部结构,测温工作时序,测温工作原理及应用电路图。

单片机ds18b20温度传感器的中文资料数据手册


  单片机DS18B20是常用的数字温度传感器,主要由4部分组成:64 位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,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式等。下面小编将给大家介绍ds18b20温度传感器的中文资料数据手册,包括引脚图及功能,内部结构,测温工作时序,测温工作原理及应用电路图。


单片机ds18b20温度传感器


  单片机DS18B20具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点,接线方便,封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水循环测温,锅炉测温,机房测温,农业大棚测温,洁净室测温,弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

 


  DS18B20引脚图及功能


  DS18B20的常用封装有3脚、8脚两种形式,如下图所示:

  DS18B20引脚图及功能

  DS18B20引脚功能说明:

  DQ:数字信号输入/输出端。

  GND:电源地端。

  VDD:外接供电电源输入端,可选的电源引脚



  DS18B20的内部结构


  DS18B20的内部主要由4部分组成:64 位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。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。


  DS18B20的内部结构


  高速暂存存储器由9个字节组成,当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。


  ds18b20高速暂存存储器

  ds18b20高速暂存存储器


  DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位二进制形式提供,形式表达,其中S为符号位。

  DS18B20中的温度传感器


  例如:

  +125℃的数字输出07D0H

  (正温度直接把16进制数转成10进制即得到温度值 )

  -55℃的数字输出为 FC90H。

  (负温度把得到的16进制数取反后加1 再转成10进制数)

  DS18B20中的温度传感器



  ds18b20的测温工作时序详解


  1.ds18b20初始化时序

  ds18b20初始化时序

  主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲,然后释放总线变为高电平,并在随后的480微秒时间内对总线进行检测,如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。


  做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现,如果有,在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲,告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。


  2.ds18b20写操作时序

  ds18b20写操作时序


  写周期最少为60微秒,最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0,则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束,然后释放总线为高电平。若主机想写1,在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平,一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样,在采样期内总线为高电平则为1,若采样期内总线为低电平则为0。


  3.ds18b20读操作时序

  ds18b20读操作时序


  对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时隙是从主机把单总线拉低之后,在1微秒之后就得释放单总线为高电平,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后,便开始送出数据,若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线,然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测,采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成



  ds18b20测温工作原理详解


  DS18B20的测温原理如下图所示,图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入,图中还隐含着计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量。



  计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中,减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 ℃ 所对应的一个基数值。


  减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。


  图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直至温度寄存器值达到被测温度值,这就是DS18B20的测温原理。


  另外,由于DS18B20单线通信功能是分时完成的,他有严格的时隙概念,因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为:初始化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。各种操作的时序图与DS1820相同。



  ds18b20应用电路图


  ds18b20应用电路图


  DS18B20应用电路 Ds1820_Bus = 0; //产生下降沿,进入写时序(15us内送上数据)


  Ds1820_Bus = data_1820&0x01; //从低位开始送数


  Delay_X15us(3);//延时45us,保证18b20采样到数据


  Ds1820_Bus = 1; //拉高电平完成送数


  Delay_X15us(1);//连续送数要间隔至少1us(这里15us)


  data_1820》》=1;//移位



  DS18B20的优点有哪些?


  DS18B20单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点:


  ( 1 )采用单总线的接口方式 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。


  ( 2 )测量温度范围宽,测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范围内,精度为 ± 0.5°C 。


  ( 3 )在使用中不需要任何外围元件。


  ( 4 )持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上,实现多点测温。


  ( 5 )供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。


  ( 6 )测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。


  ( 7 ) 负压特性电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。


  ( 8 )掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。


  DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统,因此也就被设计者们所青睐。

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