TS18B20数字温度传感器Word文档格式.docx
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TS-18B20B-55~1251/2”G接线盒DN40~60
4:
接线说明
特点独特的一线接口,只需要一条口线通信多点能力,简化了散布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电,电压范围为V至V无需备用电源测量温度范围为-55°
C至+125℃。
华氏相当于是-67°
F到257华氏度-10°
C至+85°
C范围内精度为±
°
C
温度传感器可编程的分辨率为9~12位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可概念的非易失性温度报警设置应用范围包括恒温操纵,工业系统,消费电子产品温度计,或任何热灵敏系统
描述该DS18B20的数字温度计提供9至12位(可编程设备温度读数。
信息被发送到/从DS18B20通过1线接口,因其中央微处置器与DS18B20只有一个一条口线连接。
为读写和温度转换能够从数据线本身取得能量,不需要外接电源。
因为每一个DS18B20的包括一个独特的序号,多个ds18b20s能够同时存在于一条总线。
这使得温度传感器放置在许多不同的地址。
它的用途很多,包括空调环境操纵,感测建筑物内温设备或机械,并进行进程监测和操纵。
8引脚封装TO-92封装用途描述
51接地接地
42数字信号输入输出,一线输出:
源极开路
33电源可选电源管脚。
见"
寄生功率"
一节细节方面。
电源必需接地,为行动中,寄生虫功率模式。
不在本表中所有管脚不须接线。
概况框图图1显示的要紧组成部份DS18B20的。
DS18B20内部结构要紧由四部份组成:
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄放器。
该装置信号线高的时候,内部电容器贮存能量通由1线通信线路给片子供电,而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来从头充电。
DS18B20的电源也能够从外部3V-5.5V的电压取得。
DS18B20采纳一线通信接口。
因为一线通信接口,必需在先完成ROM设定,不然经历和操纵功能将无法利用。
要紧第一提供以下功能命令之一:
1)读ROM,2)ROM匹配,3)搜索ROM,4)跳过ROM,5)报警检查。
这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号,能够在挂在一线上多个器件选定某一个器件,同时,总线也能够明白总线上挂有有多少,什么样的设备。
假设指令成功地使DS18B20完成温度测量,数据存储在DS18B20的存储器。
一个操纵功能指挥指示DS18B20的演出测温。
测量结果将被放置在DS18B20内存中,并能够让阅读发出经历功能的指挥,阅读内容的片上存储器。
温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM的数据。
若是DS18B20不利用报警检查指令,这些寄放器可作为一样的用户经历用途。
在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。
写TH,TL指令和配置字节利用一个经历功能的指令完成。
通过缓存器读寄放器。
所有数据的读,写都是从最低位开始。
DS18B20有4个要紧的数据部件:
(1)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它能够看做是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是:
开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,如此就能够够实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
(2)DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以℃/LSB形式表达,其中S为符号位。
表1DS18B20温度值格式表
4.3.1
DS18B20的管脚排列如下图。
图的管脚排列如图
DS18B20内部结构要紧由四部份组成:
64位光刻ROM,温度传感器,温度报警触发器TH和TL,配置寄放器。
DS18B20内部结构图如下图。
图DS18B20内部结构图
4.3.2存储器
DS18B20的存储器包括高速暂存器RAM和可电擦除RAM,可电擦除RAM又包括温度触发器TH和TL,和一个配置寄放器。
存储器能完整的确信一线端口的通信,数字开始用写寄放器的命令写进寄放器,接着也能够用读寄放器的命令来确认这些数字。
当确认以后就能够够用复制寄放器的命令来将这些数字转移到可电擦除RAM中。
当修悔改寄放器中的数时,那个进程能确保数字的完整性。
高速暂存器RAM是由8个字节的存储器组成;
第一和第二个字节是温度的显示位。
第三和第四个字节是复制TH和TL,同时第三和第四个字节的数字能够更新;
第五个字节是复制配置寄放器,同时第五个字节的数字能够更新;
六、七、八三个字节是运算机自身利用。
用读寄放器的命令能读出第九个字节,那个字节是对前面的八个字节进行校验。
存储器的结构图如下图。
图存储器的结构图
64-位光刻ROM
64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代码,接下来的48位为持续的数字代码,最后的8位是对前56位的CRC校验。
64-位的光刻ROM又包括5个ROM的功能命令:
读ROM,匹配ROM,跳跃ROM,查找ROM和报警查找。
64-位光刻ROM的结构图如下图。
图位64-位光刻ROM的结构图
4.3.4DS18B20外部电源的连接方式
DS18B20能够利用外部电源VDD,也能够利用内部的寄生电源。
当VDD端口接—的电压时是利用外部电源;
当VDD端口接地时利用了内部的寄生电源。
不管是内部寄生电源仍是外部供电,I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻。
连接图如图、图所示。
图利用寄生电源的连接图
图外接电源的连接图
4.3.4DS18B20温度处置进程
4.3.4.1配置寄放器
配置寄放器是配置不同的位数来确信温度和数字的转化。
配置寄放器的结构图如下图。
图配置寄放器的结构图
由图能够明白R1,R0是温度的决定位,由R1,R0的不同组合能够配置为9位,10位,11位,12位的温度显示。
如此就能够够明白不同的温度转化位所对应的转化时刻,四种配置的分辨率别离为℃,℃,℃和℃,出厂时以配置为12位。
温度的决定配置图如图8所示。
图温度的决定配置图
4.3.4.2温度的读取
DS18B20在出厂时以配置为12位,读取温度时共读取16位,因此把后11位的2进制转化为10进制后在乘以便为所测的温度,还需要判定正负。
前5个数字为符号位,当前5位为1时,读取的温度为负数;
当前5位为0时,读取的温度为正数。
16位数字摆放是从低位到高位,温度的关系图如下图。
图为温度的关系图
4.3.4.3.DS18B20操纵方式
DS18B20有六条操纵命令,如表所示:
表为DS18B20有六条操纵命令
指令约定代码操作说明
温度转换44H启动DS18B20进行温度转换
读暂存器BEH读暂存器9个字节内容
写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节
复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中
从头调E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节
读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
4.3.4.4DS18B20的初始化
(1)先将数据线置高电平“1”。
(2)延时(该时刻要求的不是很严格,可是尽可能的短一点)
(3)数据线拉到低电平“0”。
(4)延时750微秒(该时刻的时刻范围能够从480到960微秒)。
(5)数据线拉到高电平“1”。
(6)延时等待(若是初始化成功那么在15到60毫秒时刻之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。
据该状态能够来确信它的存在,可是应注意不能无穷的进行等待,不然会使程序进入死循环,因此要进行超时操纵)。
(7)假设CPU读到了数据线上的低电平“0”后,还要做延时,其延时的时刻从发出的高电平算起(第(5)步的时刻算起)最少要480微秒。
(8)将数据线再次拉高到高电平“1”后终止。
其时序如下图:
图初始化时序图
4.3.4.5DS18B20的写操作
(1)数据线先置低电平“0”。
(2)延时确信的时刻为15微秒。
(3)按从低位到高位的顺序发送字节(一次只发送一名)。
(4)延不时刻为45微秒。
(5)将数据线拉到高电平。
(6)重复上
(1)到(6)的操作直到所有的字节全数发送完为止。
(7)最后将数据线拉高。
DS18B20的写操作时序图如下图。
图DS18B20的写操作时序图
4.3.4.6DS18B20的读操作
(1)将数据线拉高“1”。
(2)延时2微秒。
(3)将数据线拉低“0”。
(4)延时15微秒。
(5)将数据线拉高“1”。
(6)延时15微秒。
(7)读数据线的状态取得1个状态位,并进行数据处置。
(8)延时30微秒。
DS18B20的读操作时序图如下图。
图DS18B20的读操作图
2020年04月11日礼拜五08:
21.
DS18B20数字温度传感器应用详解(转的)
在传统的模拟信号远距离温度测量系统中,需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题,才能够达到较高的测量精度。
另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣,各种干扰信号较强,模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差,影响测量精度。
因此,在温度测量系统中,采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案,新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点,在实际应用中取得了良好的测温效果。
新的"
一线器件"
DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。
美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"
一线总线"
接口的温度传感器,在其内部使用了在板(ON-B0ARD)专利技术。
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。
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。
使你可以充分发挥“一线总线”的优点。
目前DS18B20批量采购价格仅10元左右。
DS18B20、DS1822"
数字化温度传感器
同DS1820一样,DS18B20也支持"
接口,测量温度范围为-55°
C~+125°
C,在-10~+85°
C范围内,精度为±
°
C。
DS1822的精度较差为±
2°
现场温度直接以"
的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:
环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V~的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜,体积更小。
DS18B20、DS1822的特性
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±
可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。
分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的!
性能价格比也非常出色!
DS1822与DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。
省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为±
C,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。
继"
的早期产品后,DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。
DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
一、DS18B20的主要特性
(1)适应电压范围更宽,电压范围:
~,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的双向通讯
(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)温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±
℃
(6)可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为℃、℃、℃和℃,可实现高精度测温
(7)在9位分辨率时最多在内把温度转换为数字,12位分辨率时最多在750ms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"
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。
二、DS18B20的外形和内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成:
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下图1:
DS18B20引脚定义:
(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)。
三、DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图3所示。
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。
图3中的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。
DS18B20有4个主要的数据部件:
(1)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
(2)DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:
表1:
DS18B20温度值格式表
这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于即可得到实际温度;
如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于即可得到实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H,+℃的数字输出为0191H,℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。
(3)DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
(4)配置寄存器
该字节各位的意义如下:
低五位一直都是"
1"
,TM是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。
在DS18B20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动。
R1和R0用来设置分辨率,如下表所示:
(DS18B20出厂时被设置为12位)
四、高速暂存存储器
高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如表5所示。
当温度转换命令发布后,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。
单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式如表1所示。
对应的温度计算:
当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;
当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。
表?
2是对应的一部分温度值。
第九个字节是冗余检验字节。
根据DS18B20的通讯协议,主机(单片机)控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,当DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
五、DS18B20的应用电路
DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。
下面就是DS18B20几个不同应用方式下的测温电路图:
[1]、DS18B20寄生电源供电方式电路图
如下面图4所示,在寄生电源供电方式下,DS18B20从单线信号线上汲取能量:
在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里,在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作,直到高电平到来再给寄生电源(电容)充电。
独特的寄生电源方式有三个好处:
1)进行远距离测温时,无需本地电源
2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM
3)电路更加简洁,仅用一根I/O口实现测温
要想使DS18B20进行精确的温度转换,I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量,由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA,当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时,只靠上拉电阻就无法提供足够的能量,会造成无法转换温度或温度误差极大。
因此,图4电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用,不适宜采用电池供电系统中。
并且工作电源VCC必须保证在5V,当电源电压下降时,寄生电源能够汲取的能量也降低,会使温度误差变大。
注:
站长曾经就此电路做过实验,在实验中,降低电源电压VCC,当低于时,测出的温度值比实际的温度高,误差较大。
当电源电压降为4V时,温度误差有3℃之多,这就应该是因为寄生电源汲取能量不够造成的吧,因此,站长建议大家在开发测温系统时不要使用此电路。
[2]、DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图
改进的寄生电源供电方式如下面图5所示,为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应,当进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时,用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流,在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后,必须在最多10μS内把I/O线转换到强上拉状态。
在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题,因此也适合于多点测温应用,缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。
注意:
在图4和图5寄生电源供电方式中,DS18B20的VDD引脚必须接地
[3]、DS18B20的外部电源供电方式
在外部电源供电方式下,DS18B20工作电源由VDD引脚接入,此时I/O线不需要强上拉,不存在电源电流不足的问题,可以保证转换精度,同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器,组成多点测温系统。
在外部供电的方式下,DS18B20的GND引脚不能悬空,否则不能转换温度,读取的温度总是85℃。
图7:
外部供电方式的多点测温电路图
外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比较简单,可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。
站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式,毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。
在外接电源方式下,可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点,即使电源电压VCC降到3V时,依然能够保证温度量精度。
六、DS1820使用中注意事项
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:
1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS1820进行读写编程时,必须严格的保证读
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