DS18B20的特點:

DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨特的優(yōu)點：

( 1 )采用單總線的接口方式 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。單總線具有經(jīng)濟性好，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。

( 2 )測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。

( 3 )在使用中不需要任何外圍元件。

( 4 )持多點組網(wǎng)功能 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實現(xiàn)多點測溫。

( 5 )供電方式靈活 DS18B20 可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。

( 6 )測量參數(shù)可配置 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設(shè)定 9~12 位。

( 7 ) 負(fù)壓特性電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。

( 8 )掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設(shè)定值。

DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計者們所青睞。

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

  主要由4部分組成：64 位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個DS18B20的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗碼(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。

DS18B20管腳排列：

1. GND為電源地;

2. DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端;

3. VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)

 

DS18B20內(nèi)部構(gòu)成：

  高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，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)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制;當(dāng)S=1時，先將補碼變?yōu)樵�碼，再計算十進(jìn)制值。

溫度的低八位數(shù)據(jù) 0

溫度的高八位數(shù)據(jù) 1

高溫閥值 2

低溫閥值 3

保留 4

保留 5

計數(shù)剩余值 6

每度計數(shù)值 7

CRC 校驗 8

DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中S為符號位。

 

例如：

+125℃的數(shù)字輸出07D0H

(正溫度直接把16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成10進(jìn)制即得到溫度值 )

-55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。

(負(fù)溫度把得到的16進(jìn)制數(shù)取反后加1 再轉(zhuǎn)成10進(jìn)制數(shù))

DS18B20的工作時序：

初始化時序

 

  主機首先發(fā)出一個480-960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖�，并在隨后的480微秒時間內(nèi)對總線進(jìn)行檢測，如果有低電平出現(xiàn)說明總線上有器件已做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平說明總線上無器件應(yīng)答。

  做為從器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480-960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待15-60微秒后將總線電平拉低60-240微秒做出響應(yīng)存在脈沖，告訴主機本器件已做好準(zhǔn)備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。

寫操作

 

  寫周期最少為60微秒，最長不超過120微秒。寫周期一開始做為主機先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機想寫0，則繼續(xù)拉低電平最少60微秒直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平。若主機想寫1，在一開始拉低總線電平1微秒后就釋放總線為高電平，一直到寫周期結(jié)束。而做為從機的DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待15微秒然后從15us到45us開始對總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。

讀操作

 

  對于讀數(shù)據(jù)操作時序也分為讀0時序和讀1時序兩個過程。讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在1微秒之后就得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩�上。DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結(jié)束。若要送出1則釋放總線為高電平。主機在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時間內(nèi)完成對總線進(jìn)行采樣檢測，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認(rèn)為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認(rèn)為1。完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成

DS18B20 單線通信：

DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴(yán)格的時隙概念，如果出現(xiàn)序列混亂， 1-WIRE 器件將不響應(yīng)主機，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。根據(jù) DS18B20 的協(xié)議規(guī)定，微控制器控制 DS18B20 完成溫度的轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過以下 3個步驟 ：

(1)每次讀寫前對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位初始化。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 16us~60us 左右，然后發(fā)出60us~240us 的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號后表示復(fù)位成功。

(2)發(fā)送一條 ROM 指令

 

(3)發(fā)送存儲器指令

 

具體操作舉例：

現(xiàn)在我們要做的是讓DS18B20進(jìn)行一次溫度的轉(zhuǎn)換，那具體的操作就是：

1、主機先作個復(fù)位操作，

2、主機再寫跳過ROM的操作(CCH)命令，

3、然后主機接著寫個轉(zhuǎn)換溫度的操作命令，后面釋放總線至少一秒，讓DS18B20完成轉(zhuǎn)換的操作。在這里要注意的是每個命令字節(jié)在寫的時候都是低字節(jié)先寫，例如CCH的二進(jìn)制為11001100，在寫到總線上時要從低位開始寫，寫的順序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。整個操作的總線狀態(tài)如下圖。

 

讀取RAM內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。同樣，這個操作也要接照三個步驟。

1、主機發(fā)出復(fù)位操作并接收DS18B20的應(yīng)答(存在)脈沖。

2、主機發(fā)出跳過對ROM操作的命令(CCH)。

3、主機發(fā)出讀取RAM的命令(BEH)，隨后主機依次讀取DS18B20發(fā)出的從第0一第8，共九個字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果只想讀取溫度數(shù)據(jù)，那在讀完第0和第1個數(shù)據(jù)后就不再理會后面DS18B20發(fā)出的數(shù)據(jù)即可。同樣讀取數(shù)據(jù)也是低位在前的。整個操作的總線狀態(tài)如下圖：