DS18B20使用方法

串行单总线原理与应用 • 串行单总线概述 • 数字化温度传感器DS18B20 • DS18B20的温度采集程序 • 实践与思考
串行单总线概述
单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。主机可以是微控制 器，从机可以是单总线器件，它们之间的数据交换只通过一条信号线。当只有 一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多 节点系统操作。Hale Waihona Puke Baidu
DS18B20的外形和内部结构
DS18B20内部结构主要由4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的外形及管脚排列如图所示。
DS18B20引脚定义如下： （1）DQ为数字信号输入/输出端。 （2）GND为电源地。 （3）VDD为外接供电电源输入端 （在寄生电源接线方式时接地）。
• 单总线的工作原理
• 单总线的时序
• 单总线器件
单总线的工作原理
单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成。 设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以 允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其他设备使用总线。单 总线通常要求外接一个约为4.7k的上拉电阻，这样，当总线闲置时， 其状态为高电平。主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别 为初始化One-Wire器件、识别One-Wire器件和交换数据。由于它们 是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问 One-Wire器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命 令、功能命令。如果出现序列混乱，One-Wire器件将不响应主机（搜 索ROM命令、报警搜索命令除外）。
DS18B20外形及引脚排列图
DS18B20工作原理
DS18B20测温原理框图如图所示： DS18B20测温原理框图
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小， 用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温 度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产 生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度 寄存器被预置在55℃所对应的一个基数值。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，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值 将加1，计数器1的预置将重新被装入，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。 斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性， 其输出用于修正计数器1的预置值。
• 读、写时序
初始化时序
初始化时序图
读、写时序
写时序图
读、写时序
读时序图
单总线器件
通常把挂在单总线上的器件称为单总线器件，单总线器 件内一般都具有控制、收/发、存储等电路。为了区分不 同的单总线器件，厂家生产单总线器件时都要刻录一个 64位的二进制ROM代码，以标志其ID号。目前，单总线 器件主要有数字温度传感器（如DS18B20）、A/D转换 器（如DS2450）、门标、身份识别器（如DS1990A）、 单总线控制器（如DS1WM）等。
数字化温度传感器DS18B20
美国DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支 持“一线总线”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。现在，新 一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。DS18B20测量温度范围为 55℃～+125℃。在10℃～+85℃范围内，精度为0.5℃。现场温度直接 以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
DS18B20的主要特性 DS18B20的外形和内部结构 DS18B20工作原理 DS18B20的4个主要数据部件
高速暂存存储器 指令表 DS18B20的应用电路 DS18B20使用中注意事项
DS18B20的主要特性
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 （2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器 与DS18B20的双向通信。 （3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测 温。 （4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极 管的集成电路内。 （5）测温范围55℃～+125℃，在10℃～+85℃时精度为0.5℃。 （6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可实现高精度测温。 （7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms时间内 把温度值转换为数字，速度更快。 （8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校 验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 （9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
单总线的时序
One-Wire协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写0、读0和读1时序等几种 信号类型。所有的单总线命令序列（初始化，ROM命令，功能命令） 都是由这些基本的信号类型组成的。在这些信号中，除了应答脉冲外， 其他均由主机发出同步信号，并且发送的所有命令和数据都是字节的低 位在前。
• 初始化时序
数字化温度传感器DS18B20
One-Wire总线（单总线）
One-Wire总线是DALLAS公司研制开发的一种协议。它由一个总线主 节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数 据的读取。每一个符合 One-Wire协议的从芯片都有一个唯一的地址， 包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。主芯片对各个 从芯片的寻址依据这64位的不同来进行。One-Wire总线利用一根线实 现双向通信。因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明 确的时间要求。基本的时序包括复位及应答时序、写一位时序、读一 位时序。 在复位及应答时序中，主器件发出复位信号后，要求从器件 在规定的时间内送回应答信号；在位读和位写时序中，主器件要在规 定的时间内读回或写出数据。