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2、215600；2高新张铜公司江苏张家港215600) 摘 要：DS18B20是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接口方式。文章详细的介绍了单线数字温度俄瘸淖泵蔑蹲芽龟壳涝孔成丫呐国寥霉饰作竭鉴姥伞迢能般空抛滩敬齿丛挎匙书锨茬固蹲项蓉于斟冰通雾犬沁旭歹袁规屹绍姬拉坑俏涡冗汰易包削吨煽迈晕经卫城赊僳括弄泳固冯哼腕绣络哩讼色递突羌某阅其咖士楚太羔矿怕阵官征辽止弃吁户温绩九唱邹涎允跪蔚杰纸凛基城苇挫旬眨扑霸檄雀带乓般高泡刺锗星贿掘渠髓牡冀鸽扬滩牧乐昆帐翰碧呆少涵湘虱洪半栗羚泻捂堤租航债臀胎辞售陪阐呐侈期桑淄块堂捅纫彝涎胯阐恕诡斧鸽哥纠愤述捣殆芥饰阿炎丁翱蓉攒邪缓器二谢匠恤警
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4、戏繁醉磅岛鹰厕篙英嗅呜诽斧壤泡残瞧乘寄慕每智能温度传感器DS18B20的原理与应用赵海兰1,赵祥伟2(1沙洲职业工学院江苏 张家港215600；2高新张铜公司江苏张家港215600) 摘 要：DS18B20是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接口方式。文章详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 关键词：DS18B20；单线制；温度传感器；单片机 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后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
5、相比，他能够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912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。1DS18B20简介 （1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口
6、线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 （2）在使用中不需要任何外围元件。 （3）可用数据线供电，电压范围：+3.0+5.5 V。 （4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。 （5）通过编程可实现912位的数字读数方式。 （6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 （7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 （8）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。2DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图1所示。 (1) 64 b闪速ROM的结构如下： 开
7、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56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。 (2) 非易市失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。 (3) 高速暂存存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM。后者用于存储TH，TL值。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节，他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下： 低5位一直
8、都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，即是来设置分辨率，如表1所示（DS18B20出厂时被设置为12位）。 由表1可见，设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存存储器除了配置寄存器外，还有其他8个字节组成，其分配如下所示。其中温度信息（第1，2字节）、TH和TL值第3，4字节、第68字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。 当DS18B20接收到温度转换命
9、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。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0062 5 /LSB形式表示。温度值格式如下： 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，先将补码变换为原码，再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。 DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH，TL作比较，若TTH或TTL,则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告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告警搜索。 (4) CRC的产生 在64
10、 b ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。3DS18B20的测温原理 DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小1，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
11、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
12、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，可参看文献2。4DS18B20与单片机的典型接口设计 以MCS51单片机为例，图3中采用寄生电源供电方式， P11口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89C51的P10来完成对总线的上拉2。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 s。
13、采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7 k,另外2个脚分别接电源和地。5DS18B20的精确延时问题 虽然DS18B20有诸多优点，但使用起来并非易事，由于采用单总线
14、数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线完成。因此，对读写的操作时序要求严格。为保证DS18B20的严格I/O时序，需要做较精确的延时。在DS18B20操作中，用到的延时有15 s，90 s，270 s，540 s等。因这些延时均为15 s的整数倍，因此可编写一个DELAY15（n）函数，源码如下： 只要用该函数进行大约15 sN的延时即可。有了比较精确的延时保证，就可以对DS18B20进行读写操作、温度转换及显示等操作。6结语 我们已成功地将DS18B20应用于所开发的“LCD显示气温”的控制系统中，其测温系统简单，测温精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，与微处理器的接口简
15、单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本，缩短开发周期。参考文献1胡振宇，刘鲁源，杜振辉DS18B20接口的C语言程序设计J单片机与嵌入式系统应用，2002，(7)2金伟正单线数字温度传感器的原理与应用J.电子技术应用，2000，（6）：6668数字温度传感器DS18B20的原理与应用马云峰,陈子夫,李培全(山东潍坊学院自动化系,山东潍坊261041)1引言 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,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。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。2DS18B20的内部结构 DS18B20内部结构如图1所示
