DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能（精編版）

1、ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成64 位光刻 rom 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器th 和 tl 、配置寄存器。如圖2.2 所示，為 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。存儲器和控制寄存器二極管溫度傳感器二極管64 位 rom和單線端口暫存器上限觸發(fā) th下限觸發(fā) tl電源探測8 位 crc 暫存器圖 2.2 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如前所述， 每只 ds18b20 都有一個唯一的長達(dá) 64 位的只讀存儲器號， 該只讀存儲器號存放在 ds18b20 內(nèi)部的 rom 中。其中，低 8 位為 ds18b20 單總線溫度傳感器的家族號； 高 8 位為 crc

2、循環(huán)冗余校驗碼， 用以校正前 56 位是否正確；中間的 48 位是一個唯一的序列號。 該 64 為只讀存儲器號常用于元器件的識別和匹配。表 2.2 ds18b20的 64 位 rom 號msb64 位 rom 號lsb8 位校驗碼msblsb48 位序列號msblsb8 位家族號msblsb64 位 rom 和 rom 操作控制區(qū)允許ds18b20 作為單線制器件并按照單總線協(xié)議工作。只有建立了rom 操作協(xié)議，才能對ds18b20 進(jìn)行控制操作。單總線的所有 rom 操作，都從一個初始化序列開始。此外，單總線控制器還提供了 5 個 rom 操作命令和 6 個 ram操作指令。rom 操作命令

3、：1) read rom 33h：該命令允許總線控制器讀到ds18b20 的 rom 序列。進(jìn)僅總線上存在單個器件時才能使用，否則會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。2) match rom 55h ：匹配 rom 命令，后跟 64 位 rom 序列，此后所有操作都對該器件進(jìn)行。3) skip rom cch ：此后的指令將對在線所有器件起作用。4) search rom f0h：允許總線控制器識別總線上的所有從機(jī)編碼。5) alarm search ech：響應(yīng)最近一次測溫遇到符合報警條件的情況。ram 操作指令：1) write scratchpad 4e：向 ds18b20 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)。2) rea

4、d scratchpad beh：讀取暫存器的內(nèi)容。3) copy scratchpad 48h：這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到ds18b20 的 e2存儲器里，即把溫度報警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲器里。4) convert t 44h：啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。5) b8h ：把報警觸發(fā)器里的值拷回暫存器，上電時自動執(zhí)行。6) read power supply b4h：獲取器件的電源模式： “ 0”=寄生電源，“1”=外部電源。存儲器由一個暫存ram 和一個存儲高低溫報警觸發(fā)值th 和 tl 的非易失性電可擦除 e2ram組成。當(dāng)在單線總線上通訊時，暫存器幫助確保數(shù)據(jù)的完整 性。數(shù)據(jù)先

5、被寫入暫存器， 經(jīng)過校驗后， 用一個拷貝暫存器命令把數(shù)據(jù)傳到非易失性 e2ram 中，這一過程確保更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。暫存器的結(jié)構(gòu)為8個字節(jié)的存儲器。頭兩個字節(jié)包含測得的溫度信息，第三和第四字節(jié)是th和tl 的拷貝，每次上電復(fù)位時被刷新，下面兩個字節(jié)沒有使用，但是在讀回數(shù)據(jù)時，它們?nèi)勘憩F(xiàn)為邏輯1，第七和第八字節(jié)是計數(shù)寄存器，它們可以被用來獲得更高的溫度分辨力， 還有一個第九字節(jié)， 可以用讀暫存器命令讀出。 這個字節(jié)是以上八個字節(jié)的crc 碼。圖 2.3 ds18b20的管腳排列圖ds18b20 的管腳排列如圖2.3 所示。引腳定義如下：dq 為數(shù)字信號 i/o 端； gnd 為接地端；

6、vdd 為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時vdd 接地)， nc 表示懸空。此外，ds18b20 有兩種供電方式， 寄生電源供電和外部電源供電，這也就決定了它對外的連接方式。在寄生電源供電方式下， ds18b20 從單線信號線上汲取能量： 在信號線 dq 處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上 的電能，直到高電平到來再給寄生電源(電容)充電。這種供電方式具有遠(yuǎn)距離測 溫時無需本地電源、可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取rom 、電路簡潔等優(yōu)點， 但當(dāng)多個溫度傳感器掛在同一根i/o 線上進(jìn)行多點測溫時， 容易出現(xiàn)供電不足而無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差過大的現(xiàn)象，因此

7、適宜于單點測溫。特別是當(dāng)溫度高 于 100時，由于此時ds18b20 表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無法進(jìn)行， 因此應(yīng)使用外部電源供電方式。在外部電源供電方式下，ds18b20 工作電源由 vdd 引腳接入 (gnd 引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85 )，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，可以在總線上掛接多個ds18b20 傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。外部電源供電方式是ds18b20 的最佳工作方式，工作穩(wěn)定可靠，即使vcc 降到了 3v 時，依然能夠保證溫度測量精度;抗干擾能力強(qiáng)，而且電路比較簡單，適用范圍廣。如圖 2.4 所示為 ds18b20 的兩種電源連接方式

8、。ds18b20 cdcqnvdg1 2 3+5+5ds18b20 cdcqnvdg1 2 310k rds18b20 cdcqnvdg1 2 310k r1vccp2.4p2.4圖 2.4 ds18b20的兩種電源連接方式當(dāng)總線控制器不知道總線上的器件是何種供電方式時，總線控制器發(fā)出讀電源命令，等待返回值。如果是寄生電源，則發(fā)回“0”，如果是 vdd 供電，則發(fā)回“ 1”，這樣總線控制器就能決定是否有ds18b20 需要強(qiáng)上拉。如果控制器接收到 “0”，則必須在溫度轉(zhuǎn)換期間給i/o 線提供強(qiáng)上拉。當(dāng)溫度傳感器 ds18b20 的轉(zhuǎn)換精度設(shè)置為“12”時，它用 12 位存貯溫度值，最高位為符號

9、位。如表2.3ds18b20 的溫度存儲方式所示：負(fù)溫度s=1；正溫度s=0。如： 0550h 為+85，0191h 為 25.0625，fc90h 為-55。cbit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0232221202-12-22-32-4bit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8表 2.3 ds18b20的溫度存儲方式lsb bytemsb bytesssss262524ds18b20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中還需注意以下幾個方面的問題。1) 在對 ds18b20 進(jìn)行編寫程序時， 必須嚴(yán)格保證讀 /寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果所有電壓參考點為接地點，vdd低至 3.4v 時，溫度轉(zhuǎn)換精度±2。2) 在理論上單總線上可掛接任意多個ds18b20，但在實際應(yīng)用時并非如此， 當(dāng)單總線上所掛ds18b20 超過 8 個時，就需要解