溫度傳感器工作原理

1、溫度傳感器工作原理引腳GND 接地。DQ 為數(shù)字信號輸入 輸出端。VDD 為外接電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）與單片機(jī)的連接方式單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)連接電路非常簡單，引腳 1 接地（ GND ），引 腳3 （VCC）接電源+5V，引腳2 （DQ ）接單片機(jī)輸入 輸出一個端口，電壓+5V和信號線 （DQ ）之間接有一個 4.7k 的電阻。由于每片 DS18B20 含有唯一的串行數(shù)據(jù)口， 所以在一條總線上可以掛接多個 DS18B20-PR丄芯片。外部供電方式單點(diǎn)測溫電路如圖外部供電方式多點(diǎn)測溫電路如圖DS18B20 的性能特點(diǎn)DS18B20 溫度傳感器是美國 DAL

2、LAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。 與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比， 它能直接讀出被測溫度， 并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單 的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信。多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能。不需要外部器件。在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電，電壓圍為 3.05.5V 。 零待機(jī)功耗。溫度以912位數(shù)字量讀出用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置。報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)識超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件。負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作

3、。 4部結(jié)構(gòu) DS18B20采用3腳PR 35封裝或8腳SOIC封裝，其部結(jié)構(gòu)框圖64位ROM的位結(jié)構(gòu)如圖火。開始8位是產(chǎn)品類型的編號；接著是每個器件的唯一序號，共有4 8位；最后8位是前面5 6位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個DS18B20可以采用單線進(jìn)行通信的原因。 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,可通過軟件寫入用戶報(bào)警上下限數(shù)據(jù)。8位檢驗(yàn)CRC48位序列號8位工廠代碼MSBLSB MSBLSB MSBLSBDS18B20溫度傳感器的部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的 e2prom。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為9字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖前2字節(jié)包含測得的溫度信息。第3和4字節(jié)

4、是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5字節(jié)為配置寄存器，其容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖，其中，低5位一直為1 ; TM是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測試模式，在DS18B20出廠時，該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動；R0和R1決定溫度轉(zhuǎn)化的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率，其 定義方法見表高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)是前面所有8 字節(jié)的 CRC 碼可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng) DS18B20 接收到轉(zhuǎn)化命令后，開始

5、啟動轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化完成后的溫度值就以 16 位的帶 符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存 RAM 的第 1、 2 字節(jié)中。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時，低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625 C/LSB形式表示。溫度值格式如圖圖中， S 表示符號位。當(dāng) S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn) 化為十進(jìn)制；當(dāng) S=0 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制 值。DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)化后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH 、TL 字節(jié)容作比較，若T TH或T V TL,則將該器件的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)

6、。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。5 DS18B20通信協(xié)議在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格保證讀寫時序，否則將無法讀取溫度結(jié)果。根據(jù)DS18B20通信協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)化必須經(jīng)過 3個步驟：每一次讀 寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā)送RAM指令, 這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待 16 - 60us，然后發(fā)出60240us的存在低脈沖，主 CPU收到此信號表示復(fù)位成功。DS18B20 的ROM 指令如表

7、RAM 指令如表*表*ROM指令表指令約定代碼功能溫度變化44H啟動DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms （9位為93.75ms ）,結(jié)果存入部 9字節(jié)RAM中讀暫存器0BEH讀部RAM中9字節(jié)的容寫暫存器4EH發(fā)出向部RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該 命令之后是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復(fù)制暫存器48H將RAM中第3、4字節(jié)的容復(fù)制到 WPROM中重調(diào)e2prom0B8H將E2PROM 中容恢復(fù)到 RAM中的第3、4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式。寄生供電時DS18B20發(fā)送0，外接電源供電DS18B20發(fā)送1表*RAM指令表指令約定代碼功能讀

8、ROM33H讀取DS18B20溫度傳感器 ROM中的編碼（即64位地址）發(fā)出命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與符合ROM55H該編碼對應(yīng)的DS18B20，使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在冋一總線上DS18B20的個數(shù)和識別 64位ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過ROM0CCH跳過ROM工作報(bào)警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的芯片才能作出響應(yīng)6.使用注意事項(xiàng)因?yàn)橛布_銷小，需要復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20進(jìn)行讀寫編程時必須嚴(yán)格保證讀寫時序，否則將無法讀取 測溫結(jié)果。當(dāng)單總線上所掛DS18B20超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一 點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時需加以注意。連接DS18B20電纜的長度超過 50m時，最好采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對為接 地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地，正常通信距離可達(dá)150m。在DS18B20測溫程序