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專業(yè)知識

DS18B20詳細(xì)中文資料

DS18B20的特點(diǎn):

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

( 1 )采用單總線的接口方式 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。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好,抗干擾能力強(qiáng),適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,使用方便等優(yōu)點(diǎn),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(diǎn)組網(wǎng)功能 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)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(shí)序滿足一定的要求時(shí),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(shí),溫度計(jì)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(bào)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(jì)、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(jì)的測溫系統(tǒng),因此也就被設(shè)計(jì)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(bào)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(gè)DS18B20的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 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。

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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(shí)接地)

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DS18B20內(nèi)部構(gòu)成:

  高速暫存存儲器由9個(gè)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(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時(shí)低位在前,高位在后,對應(yīng)的溫度計(jì)算:當(dāng)符號位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。

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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(jì)數(shù)剩余值 6

每度計(jì)數(shù)值 7

CRC 校驗(yàn) 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。

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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))

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DS18B20的工作時(shí)序:

初始化時(shí)序

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  主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)480-960微秒的低電平脈沖,然后釋放總線變?yōu)楦唠娖剑⒃陔S后的480微秒時(shí)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(jī)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

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  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(jī)先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機(jī)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(jī)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(jī)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

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  對于讀數(shù)據(jù)操作時(shí)序也分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。讀時(shí)隙是從主機(jī)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(jī)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(shí)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(gè)讀時(shí)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(shí)完成的,他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念,如果出現(xiàn)序列混亂, 1-WIRE 器件將不響應(yīng)主機(jī),因此讀寫時(shí)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(gè)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

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(3)發(fā)送存儲器指令

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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(jī)先作個(gè)復(fù)位操作,

2、主機(jī)再寫跳過ROM的操作(CCH)命令,

3、然后主機(jī)接著寫個(gè)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(gè)命令字節(jié)在寫的時(shí)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(shí)要從低位開始寫,寫的順序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。整個(gè)操作的總線狀態(tài)如下圖。

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

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

2、主機(jī)發(fā)出跳過對ROM操作的命令(CCH)。

3、主機(jī)發(fā)出讀取RAM的命令(BEH),隨后主機(jī)依次讀取DS18B20發(fā)出的從第0一第8,共九個(gè)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(gè)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(gè)操作的總線狀態(tài)如下圖:

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