DS18B20温度传感器简介

      DS18B20是一种数字温度传感器，应用非常广泛。它输出的是数字信号，同时具有体积小，硬件资源耗费少，抗干扰能力强，精度高等特点。

DS18B20温度传感器特点

      1、采用单线接口方式：DS18B20温度传感器仅需要一条线即可实现与微处理器的双向通信。

      2、测温范围： DS18B20温度传感器的测温范围可达－55℃～+125℃，在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°。

      3、支持多点组网功能：多个DS18B20温度传感器可以并联在一条数据线上，最多可以并联8个，实现多点测温。

      4、工作电源: 3.0～5.5V/DC ，DS18B20温度传感器可以采用外部独立电源供电，也可以用数据线寄生电源供电。

      5、DS18B20温度传感器在应用过程中不需要任何外围元件。

      6、DS18B20温度传感器测量温度的结果以9~12位数字量方式串行传送。

      7、掉电保护功能， DS18B20温度传感器内部含有 EEPROM ，通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度。在DS18B20温度传感器掉电以后仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

      8、DS18B20温度传感器返回16位二进制数代表此刻探测的温度值，其高五位代表正负。如果高五位全部为1，则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0，则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值，将其转换为十进制数值之后，再乘以0.0625即可获得此时的温度值。

DS18B20温度传感器引脚说明

 

DS18B20温度传感器寄生电源供电方式

      DS18B20温度传感器寄生电源供电方式如下图所示。在寄生电源供电方式下，DS18B20温度传感器从信号线上汲取电源：在信号线高电平时把电能储存在内部电容里；在信号线低电平时消耗电容上的电能，直到信号线高电平到来再给电容（寄生电源）充电。

      寄生电源供电方式的优点：

      1、无需本地电源，可以实现远距离测温。

      2、可以仅用一根信号线实现测温，电路更加简单。

      寄生电源供电方式的缺点：

      要想使DS18B20温度传感器进行精确的温度转换，信号线必须保证在温度转换期间提供足够的能量。但当多个DS18B20温度传感器挂在同一根信号线上时，只靠上拉电阻就无法提供足够的电能，这会造成DS18B20温度传感器无法测量温度或误差极大。

      因此，寄生电源供电方式只适应于单一DS18B20温度传感器测温情况下使用。

DS18B20温度传感器寄生电源强上拉供电方式

      DS18B20温度传感器寄生电源强上拉供电方式如下图所示。为了使DS18B20温度传感器在测温过程中获得足够的电能供应，用MOSFET把信号线直接拉到VCC就可提供足够的电能（在任何涉及到拷贝或启动温度转换指令时，必须在最多10μS内把信号线转换到强上拉状态），解决电能供应不足的问题。DS18B20温度传感器寄生电源强上拉供电方式适合于多点测温应用，但是要多占用一根I/O线进行强上拉切换。

DS18B20温度传感器的外部电源供电方式

      在外部电源供电方式下，DS18B20温度传感器工作电源由VDD引脚接入，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度。同时在总线上可以挂接多个DS18B20温度传感器，组成多点测温系统。外部电源供电方式是DS18B20温度传感器最佳供电方式：工作稳定可靠、抗干扰能力强、电路也比较简单。

DS18B20温度传感器的内部结构

      DS18B20温度传感器的内部由64位ROM、高速缓冲存储器、CRC生成器、温度敏感器件、高低温触发器及配置寄存器等部件组成。

      1、DS18B20温度传感器的64位ROM

      DS18B20温度传感器内部有64位ROM，ROM固化有确定内容。低八位（固定为28H）是产品类型标识号、接着的48位是序列号、高8位是前面56位的循环冗余检验码。

      2、DS18B20温度传感器的内存映射

      DS18B20温度传感器内有9个字节高速缓冲存储单元,下图所示。

      3、DS18B20温度传感器的配置寄存器

      DS18B20温度传感器的配置寄存器字节的最高位BIT7为测试模式位，出厂时为0，用户不需要改动。BIT6、BIT5位用于设置DS18B20温度传感器的转换分辨率，分辨率有9、10、11和12位四种选择，对应的转换时间分别为：93.73ms、187.5ms、375ms和750ms。其余的低5位为保留位(均为1)。

 

      DS18B20温度传感器出场设置默认R0、R1为11。也就是12位分辨率，也就是1位代表0.0625摄氏度。

DS18B20温度传感器的读写

      指令

      DS18B20温度传感器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。所以当我们只想简单的读取温度值的时候，只用读取暂存器中的第0和第1个字节就可以了。

      简单的读取温度值的步骤如下：

      1、跳过ROM操作。        2、发送温度转换命令。

      3、跳过ROM操作。        4、发送读取温度命令。

      5、读取温度值。

      DS18B20温度传感器的初始化      

      主器件首先发出一个480－960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有DS18B20温度传感器已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无DS18B20温度传感器应答。
　　做为从器件的DS18B20温度传感器在一上电后就一直在检测总线上是否有480－960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15－60微秒后将总线电平拉低60－240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

      DS18B20温度传感器的写操作     

      写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。

      写周期一开始主器件先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主器件想写0，则将总线置为低电平，若主器件想写1，则将总线置为高电平，持续时间最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平至少1微秒给总线恢复 。而DS18B20温度传感器则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。

      DS18B20温度传感器的读操作       

      对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。

      读周期是从主器件把单总线拉低1微秒之后就得释放单总线为高电平，以让DS18B20温度传感器把数据传输到单总线上。作为从机DS18B20温度传感器在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。

      主器件在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程，至少需要60微秒才能完成。

DS18B20温度传感器应用电路

      单个DS18B20接线方式： VDD接到电源，DQ接单片机引脚，同时外加上拉电阻，GND接地。注意这个上拉电阻是必须的，就是DQ引脚必须要一个上拉电阻。

DS18B20温度传感器的一个例程

/*************DS18B20测量温度***************   

*单片机型号：STC89C52RC

*开发环境：KEIL

*功能: DS18B20测量温度，并在数码管中显示出来

*************************************************/

#include <reg52.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit DS  = P2^2;        

sbit LE1 = P2^6;

sbit LE2 = P2^7;

uint temp;          

uchar flag1;         

unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

unsigned char code table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};

void delay(uint count)  

{

 uint i;

 while(count)

 {

  i=200;

  while(i>0)

  i--;

  count--;

 }

}

void dsreset(void)     

{

 uint i;

 DS=0;

 i=103;

 while(i>0)i--;

 DS=1;

 i=4;

 while(i>0)i--;

}

bit tmpreadbit(void) 

{

 uint i;

 bit dat;

 DS=0;i++;

 DS=1;i++;i++;

 dat=DS;

 i=8;while(i>0)i--;

 return (dat);

}

uchar tmpread(void)

{

 uchar i,j,dat;

 dat=0;

 for(i=1;i<=8;i++)

 {

  j=tmpreadbit();

  dat=(j<<7)|(dat>>1);    

 }

 return(dat);

}

void tmpwritebyte(uchar dat)     

{

 uint i;

 uchar j;

 bit testb;

 for(j=1;j<=8;j++)

 {

  testb=dat&0x01;

  dat=dat>>1;

  if(testb)     //write 1     

  {

   DS=0;

   i++;i++;

   DS=1;

   i=8;while(i>0)i--;

  }

  else

  {

   DS=0;

   i=8;while(i>0)i--;

   DS=1;

   i++;i++;

  }

 }

}

void tmpchange(void)     

{

 dsreset();

 delay(1);

 tmpwritebyte(0xcc);       

 tmpwritebyte(0x44);           

}

uint tmp()

{

 float tt;

 uchar a,b;

 dsreset();

 delay(1);

 tmpwritebyte(0xcc);

 tmpwritebyte(0xbe);

 a=tmpread();

 b=tmpread();

 temp=b;

 temp<<=8;    

 temp=temp|a;

 tt=temp*0.0625;

 temp=tt*10+0.5;

 return temp;

}

void display(uint temp) 

{

 uchar A1,A2,A2t,A3;

 A1=temp/100;

 A2t=temp%100;

 A2=A2t/10;

 A3=A2t%10;

 LE1=0;

 P0=table[A1];      //显示百位

 LE1=1;

 LE1=0;

 LE2=0;

 P0=0xfe;

 LE2=1;

 LE2=0;

 delay(1);

 LE1=0;

 P0=table1[A2];     //显示十位

 LE1=1;

 LE1=0;

 LE2=0;

 P0=0xfd;

 LE2=1;

 LE2=0;

 delay(1);

 LE1=0;

 P0=table[A3];      //显示个位

 LE1=1;

 LE1=0;

 LE2=0;

 P0=0xfb;

 LE2=1;

 LE2=0;

 delay(1);

}

void main()

{

 uchar a;

 do

 {

  tmpchange();

  for(a=10;a>0;a--)

  {  

   display(tmp());

  }

 } while(1);

}