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1、单线数字温度传感器 DS18 B20作者:日期:DALLA S最新单线数字温度传感器DS 1 8 B20简介新的一线器件体积更小、适用电压更宽、更经济DALL A S半导体公司的数字化温度传感器DS 1 820是世界上第一片支持线总线”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。DS18B 20、 DS18 22 一线总线数字化温度传-55 C+ 12 C。现场感器 同DS1820样，DS18B 20也 支持一线总线接口，测量温度范围为25 C,在-1 0+85C范围内，精度为0.5 G DS1822的精度较差为温度直接以一线总线”
2、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，女口：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3V5. 5V的电压范围，使系统设计更灵活、 方便。而且新代产品更便宜，体积更小。DS1 8B20 DS1 8 22的特性DS 1 8B2 0可以程序设定9 12位的分辨率，精度为 0. 5 Co可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。 分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EE PR OM中，掉电后依然保存。DS1 8 B 20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS182 2与DS18B2 0软件兼容，是D S18B20
3、的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPR(M,精度降低为2 C,适用于继一线总线”的早期产品后，DS1S1822使电压、特性及封装有更多的选对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18 B2 0和D择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。1. DS 18B20的新性能(1)可用数据线供电，电压范围：3 .05. 5V;测温范围：-55+12 5C ,在-10+85 C时精度为 0.5 C ;(3 )可编程的分辨率为 912位，对应的可分辨温度分别为0.5 C、0. 2 5C、0. 1 25 C和0.0(4 )12位分辨率
4、时最多在750ms内把温度值转换为数字；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。2?. DS(5 )1 8B20的外形和内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下:MLULSWUOMKU ” Wf 11LJ U U筈图(1) D S18B 20外形图引脚定义：?(1)GND为电源地；?(2)DQ为数字信号输入/输出端；？(3) Vc c为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。内部结构单线数字温度传感器 DS18B20-;氐測 -图(2 ) DS18B
5、20内部结构图DS1 8B20有4个主要的数据部件:DS18B20的目的。(1)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻 好的，它可以看作是该D S18B2 0的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位(2 8H) 是产品类型标号，接着的 48位是该DS18B 20自身的序列号，最后 8位是前面5 6位的循 环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1。)光刻RCM的作用是使每一个D S1 8 B2 0都各不相同，这 样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。2( ?) DS18B2 0中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，
6、以0. 0625 C /LS B形式表达，其中 S为符号位。?表 1 D S18B20温度值格式表单线数字温度传感器 DS18B20这是12位转化后得到的1 2位数据，存储在 18B 2 0的两个8比特的 RAM中,二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0,这 5位为0,只要将测到的数值乘于 0. 06 2 5即可得到实际温度；如果温度小于0,这5位为1 ,测到的数值需要取反加1再乘于0.0 6 25即可得到实际温度。？例如+12 5C的数字输出为0 7D 0H, + 2 5. 0625C的数字输出为0 191H, -2 5. 06 2 5 C的数字输出为 FF6FH, -55 C的数
7、字输出为 FC9 0H。表2 DS18B20温度数据表n1 KIhu.M Vi III tn 1hlGLl U L J： L pk i ll: 丨1 S Ml i【也宙S 怦叩肿HiSWsyA -.1 lto| t爾町IHIIIiIT 4 *刼:比 Frit 11,#型HI FPTl j習,；办心肛即屮1A * H11 II 1 T !1 ! V 1 i u ilII. 11勺叶-n cillHlUIUNl-jll 1Ill; p 1 -t1-yIII J IMlEOl multijirttiTT-jr iriin、工:rMr皓仃Mn 吐 $单线数字温度传感器 DS18B20(3 ) DS1
8、8B2 0温度传感器的存储器暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM后者存放高温度和低温度触发器THT LDS1 8B20温度传感器的内部存储器包括一个高速和结构寄存器。(4)配置寄存器？亥字节各位的意义如下：?表 3配置寄存器结构T M R1 R0 11 1 11?氐五位一直都是1 , T M是测试模式位，用于设置DS 18 B20在工作模式还是在测试模式。在DS1 8 B20出厂时该位被设置为 0,用户不要去改动。R 1和R0用来设置分辨率，如下表所示：(DS18B20出厂时被设置为12位)？分辨率设置表: 表4温度值分辨率设置表R1 R0 分辨率 温度最大转换时间？0 0 9位9
9、3 . 75ms0 1 1 0 位 1 87.5ms 1? 0 11 位 3 75 m s 1 1?1 2 位 750ms3.高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。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，数据格式如表1所示。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，先将补码变为原码，再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。表5 DS18B2 0暂存寄存器分布 ？寄存器内容 字节地址？温度值低位0
10、温度值高位1 ?高温限值T H 2低温限值TL 3配置寄存器4 ?呆留5保留保留7 ?CR C检验8根据DS18B20的通讯协议，主机控制D S1 8B2 0完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读 写之前都要对 DS18B20进行复位，复位成功后发送一条R OM指令，最后发送 RA M指令，这样才能对D S1 8 B20进行预定的操作。复位要求主CP U将数据线下拉5 0 0微秒，然后释放,DS1 8B 20收到信号后等待1 66 0微秒左右，后发出6 0 2 4 0微秒的存在低脉冲,主CPUl攵到此信号表示复位成功。表6 ROM指令表？旨 令 约定代码 功 能读ROM 33H读DS1 82
11、0ROM中的编码（即64位地址）？符合ROM 55H 发出此命令之后， 接着发出6 4位ROM编码，访问单总线上与该编码相对应的DS18 20使之作出响应，为下一步对该DS1820的读写作准备。搜索ROM 0F0H用于确定挂接在同一总线上DS18 20的个数和识别64位ROM地址。为操作各器件作好准备。跳过R OM 0CCH忽略6 4位ROM地址,直接向DS182 0发温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令0E C H执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。表7 R AM指令表？旨令约定代码 功能 温度变换44H启动DS1 820进行温度转换，转换时最长为50 0 ms （典型
12、为20 0 m s）。结果 存入内部9字节RA M中。？读暂存器0 B EH内部RAM中 9字节的内容写暂存器4EH发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令 ,紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复制暂存器4 8 H将RAM中第3、4字节的内容复制到 EEP RO M中。重调EEPRD M 0 B8H 将EE PRO4中内容恢复到 RA M中的第3、4字节。读供电方式0B4H读DS18 2 0的供电模式。寄生供电时DS1 820发送“ 0”，外接电源供电DS1820 发送 “ 1”。PROCW RIT E ?W RITE:M OV R2,#8 ?CLRC ?WR1R 7,#6DJ N
13、ZR 7, $?RRC A?MOVDQ,CMOVR7,# 2 3?D JNZ R7, $S ETBD QNOPDJNZR2,WR 1:CL RD Q? M O V? DS1 8 B2 0的读写时序和测温原理与 DS18 20相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不 同而不同，且温度转换时的延时时间由 2 s减为7 5 0mso ?DS1 8B2 0的读写时序如下。SET BDQPRO C DREADRET ?;读一个字节，出口 ： A =读入的字节？DR EAD : MOV R2,#8?READL: CLR CSETB DQ?NOPNOP ?C LR DQNO PNO P? NOPSETBDQ
14、;产生时间片MOVR7,#7 ?DJ NZR 7,$MOVC,DQ?MOV R7, #2 3DJNZR7,$ ?RRC ADJNZR2 , R EAD LR ET5 . DS 182 0使用中注意事项 ？ D S 1820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)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于D S1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1 820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P L/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18 2 0操作部分最好采用汇编语
15、言实现。？(2) 在DS 1 8 20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS 1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS 1 8 20,在实际应用中并非如此。当单总线上所挂D S1820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。(3)连接DS 182 0的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150 m,当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。 这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成 的。因此，在用 DS1 82 0进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。(4 )在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待 DS182 0 的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS18 2 0时，将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽 4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线,屏蔽层在源端单点接地。