单线数字温度传感器的原理与应用

信号竞争问题。
无论是单点还是多点温度检测，在 系统安装及工作之前，应将主机逐个与 DS1820 挂接，读出其序列号。其工作过程为：主机 Tx 发一个脉冲，待 “０”电平大于 480μｓ后，复位 DS1820，待 DS1820 所发响应脉冲由主机 Rx 接 收后，主机 Tx 再发读 ROM 命令代码 33H（低位在前），然后发一个脉冲（ 15μｓ） 并接着 读取 DS1820 序列号的一位。用同样方法读取序列号的 56 位。对于图５系统的 DS1820 操作的 总体流程图 如图６ 所示。它分三步完成：①系统通过反复操作，搜索 DS1820 序列号；②启动
“ 0为”寄生电源； “ 1为”外部电源。
DS1820 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念。因此系统对
DS1820 的各种操
作必须按协议进行。操作协议为：初始化 DS1820（发复位脉冲） →发 ROM 功能命令 → 发存
储器操作命令 →处理数据。各种操作的时序图 如图３ 和图４所示。
４ 温度检测系统原理及程序流程图
有一根线，因此发送接收口必须是三
态的，为了操作方便我们用 89C51 的
P1.1 口作发送口 Tx,P1.2 口作接收口
Rx。通过试验我们发现此种方法可挂
接 DS1820 数十片，距离可达到５０
米，而用一个口时仅能挂接 10 片
DS1820，距离仅为 20 米。同时 由
于读写在操作上是分开的 故不存在
关键词： 单线制（ 1-Wire) 时隙 A/D 变换
美国 DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器 DS182,可把温度信号直接转换成串行数字信
号供微机处理。由于每片 DS1820 含有唯一的硅串行数 所以在一条总线上可挂接任意多个
DS1820 芯片。从 DS1820 读出的信息或写入 DS1820 的信息，仅需要一根口线（单线接口）。
DS1820 的引脚见图１（ PR35 封装）。
GND ：地；
DQ：数据输入／输出脚（单线接口，可作寄生 供电）；
VDD ：电源电压。
３ DS1820 的工作原理
DS1820 的内部结构如图２所示。由图２可知， DS1820 由三个主要数字器件组成：
① 64bit 闪速 ROM ；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器 的结构如下：
读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的
DS1820 供电，而无需额外
电源。 DS1820 提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。
本文给出了 DS1820 与 89C51 单片机接口的应用实例和 DS1820 组成温度检测系统的方法， 并给出了对 DS1820 进行各种操作的软件流程图。
１ DS1820 的特性
单·线接口：仅需一根口线与 MCU 连接
无·需外围元件 由·总线提供电源
测·温范围为 -55℃～ 75℃，精度为 0.5℃
九·位温度读数
· A变/D换时间为 200ms
用·户自设定温度报警上下限，其值是非易失性的
报·警搜索命令可识别哪片 DS1820 超温度限
２ DS1820 引脚及功能
· MATCHRO命M令代码［ 55H］：多个 DS1820 在线时，可用此命令匹配一个给定序列号的 DS1820，此后的命令就针对该 DS1820。
· SKIPRO命M令代码［ CCH］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有 DS1820。
· SEARCHR命DH令代码［ F0H ］：用以读出在线的 DS1820 的序列号。
TH 和 TL 。64bit 闪速 ROM
它既可寄生供电也可由外部５Ｖ电源供电。在寄生供电情况下，当总线为高电平时， DS1820 从总线上获得能量并储存在内部电容上 当总线为低电平时，由电容向 DS1820 供 电。
DS1820 的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的 脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置 为-55℃时的值，如果计数器到达 0 之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示 当前温度高于 -55℃。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补 偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为 9bit，高位为符号位，其结构如下：
· ALARMSEARC命H令代码［ ECH］：当温度值高于 TH 或低于 TL 中的数值时，此命令可 以读出报警的 DS1820。
3.2 存储器操作命令代码及其含义
· WRITESCRATCHPA命D令代码［ 4EH］：写两个字节的数据到温度寄存器。
· READSCRATCHPA命D令代码 [BEH] ：读取温度寄存器的温度值。
对 DS1820 的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将 DS1820 信号线与单片机一位 口线相连，单片机可挂接多片 DS1820，从而实现多点温度检测系统。
系统对 DS1820 的操作以 ROM 命令和存储器命令形式出现。
3.1 ROM 命令代码及其含义
· READRO命M令代码［ 33H］：如果只有一片 DS1820，可用此命令读出其序列号，若在线 DS1820 多于一个，将发生冲突。
单线数字温度传感器的原理与应用
作者 :武汉测绘科技大学光电院 (430079) 金伟正 来 源：《电子技术应用》
摘 要：介绍单线数字温度传感器 DS1820 的特性及工作原理，给出了 DS1820 与 89C51 单片 机接口的应用实例，以及由 DS1820 组成温度检测系统的方法，并给出了对 DS1820 进行各种 操作的软件流程图。
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温度检测系统原理图如图５所示，采用寄生电源供电方式。为保证在有效的
DS1820 时钟周
期内，提供足够的电流，我们用一个 MOSFET 管和 89C51 的一个 I/O 口（ P1.0）来完成对
DS1820 总线的上拉。当 DS1820 处于写存储器操作和温度 A/D 变换操作时，总线上必须有强
的上拉，上拉开启时间最大为 10μｓ。采用寄生电源供电方式时 VDD 必须接地。由于单线制只
· COPYSCRATCHP命AD令代码［ 48H］：将温度寄存器的数值拷贝到 EERAM 中，保证温 度值不丢失。
· CONVE命RT令代码［ 44H］：启动 在线 DS1280 做温度 A/D 转换。
· RECALL 命EE令代码［ B8H ］：将 EERAM 中的数值拷贝到温度寄存器 中。
· READPOWERSUPP命LY令代码 ［B4H ］：在本命令送到 DS1280 之后 的每一个读数据间隙，指出电源模式：