介绍了DS18B20的连接

介绍了DS18B20的连接 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO,92小体积封装形式;温度测量范围为,55?,，125?,可编程为9位,12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625?,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。同DS1820一样，DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55?~+125?，在-10?~+85?范围内,精度为0.5?。DS18B20的精度较差为?0.2? 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。 DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，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。现在，新一代的“DS1820”体积更小、更经济、更灵活。使您可以充分发挥“一线总线”的长处。 DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器 。 由于DS18B20将温度传感器、信号放大调理、A/D转换、接口全部集成于一芯片，与单片机连接简单、方便，与AD590相比是更新一代的温度传感器，所以温度传感器采用DS18B20。 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9,12位的数字值读数方式。 TO,92封装的DS18B20的引脚排列见下图(底视图)，其引脚功能描述见3-1。 图3-2 DS18B20底视图 表3-1 DS18B20详细引脚功能描述 序号 名称 引脚功能描述 1 GND 地信号 2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生 电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 DS18B20的性能特点如下: ?独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; ?多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能; ?无须外部器件; ?可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5,; ?零待机功耗; ?温度以9或12位数字; ?用户可定义报警设置; ?报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件; ?负电压特性，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; DS18B20采用3脚PR,35封装或,脚SOIC封装，其内部结构框图如图3-3所示。 存储器与控制逻辑 I/O 64 温度传感器 位 RO 高温触发器TH M 高 和 速低温触发器TL 单 缓C 线 存 配置寄存器 接 口 Vdd 8位CRC发生器 图3-3 DS18B20内部结构 64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器,,和,,，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图3-4所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节,,和,,的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3-4所示。低5位一直为1，,,是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和,0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。 温度 LSB 温度 MSB TH用户字节1 TL用户字节2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC .. TM111R1R011 .. 图3-4 DS18B20字节定义 由表3-2可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存,,,的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625?,LSB形式表示。 当符号位,,0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制;当符号位,,1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表3-3是一部分温度值对应的二进制温度数据。 表3-2 DS18B20温度转换时间表 .. 分辨率/位温度最大转向时间/msR1R0 00993.75 0110187.5 1011375 1112750.. DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T,字节内容作比较。若,,TH或T,TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。 在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码(CRC)。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。 DS18B20的测温原理是这这样的,器件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振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，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?所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1温度寄存器被预置在 ,55?所对应的一个基数值。 减法计数器,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预置值减到0，温度寄存器的值将加1减法计数器1预置将重新被装入，减法计数器1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计数到0，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。 表3-3 一部分温度对应值表 温度/? 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H +10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H +0.5 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H -0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH -55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按进行。操作协议为:初使化DS18B20(发复位脉冲)?发ROM功能命令?发存储器操作命令?处理数据。 DS18B20使用中的注意事项 DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题: 1. DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85。 2. 在实际使用中发现，应使电源电压保持在5V 左右，若电源电压过低，会 使所测得的温度精度降低。 3. 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。 4. 在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20 数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此，当单总线上所挂DS18B20 超过8 个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 5. 在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20 发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20 接触不好或断线，当程序读该DS18B20 时，将没有返回信号，程序进入死循环，这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。