1.1、適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:3.0~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電
1.2、獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊
1.3、DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫
1.4、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)
1.5、溫范圍-55℃~+125℃,在-10~+85℃時(shí)精度為±0.5℃
1.6、可編程的分辨率為9~12位,對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫
1.7、在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字,12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快
1.8、測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào),以"一線總線"串行傳送給CPU,同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力
1.9、負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí),芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。
2、DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
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(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如下圖1:
DS18B20引腳定義:
(1)DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端;
(2)GND為電源地;
(3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地)。
圖2: DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
3、DS18B20工作原理
圖3: DS18B20測(cè)溫原理框圖
DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件:
(1)光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是:開(kāi)始8位(28H)是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào),接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào),最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。
(2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量,以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供,以0.0625℃/LSB形式表達(dá),其中S為符號(hào)位。
表1: DS18B20溫度值格式表
這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中,二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位,如果測(cè)得的溫度大于0,這5位為0,只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度;如果溫度小于0,這5位為1,測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。
例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H,+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H,-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH,-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。
表2: DS18B20溫度數(shù)據(jù)表
(3)DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器
DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。
(4)配置寄存器
該
表3: 配置寄存器結(jié)構(gòu) |
TMR1R011111 |
低五位一直都是"1",TM是測(cè)試模式位,用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率,如下表所示:(DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位)
表4: 溫度分辨率設(shè)置表 |
R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms |
4、高速暫存存儲(chǔ)器
高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成,其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后,經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時(shí)低位在前,高位在后,數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算:當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí),直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制;當(dāng)S=1時(shí),先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a,再計(jì)算十進(jìn)制值。表 2是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。
表5: DS18B20暫存寄存器分布 |
寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位 (LS Byte)0溫度值高位 (MS Byte)1高溫限值(TH)2低溫限值(TL)3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值8 |
根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,主機(jī)(單片機(jī))控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟:每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作,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(duì)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500微秒,然后釋放,當(dāng)DS18B20收到信號(hào)后等待16~60微秒左右后發(fā)出60~240微秒的存在低脈沖,主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。
表6: ROM指令表
指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼(即64位地址)符合 ROM55H發(fā)出此命令之后,接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼,訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng),為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備。搜索 ROM0FOH用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過(guò) ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址,直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 |
表6: RAM指令表 |
指 令約定代碼功 能溫度變換44H啟動(dòng)DS1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換,12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms(9位為93.75ms)。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字節(jié)寫(xiě)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)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。 |