基於用DS18B20設計的數字溫度計實驗介紹

DS18B20數字溫度計是DALLAS公司生產的1－Wire，即單匯流排器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。
1．DS18B20產品的特點
（1）、只要求一個埠即可實現通信。
（2）、在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。
（3）、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫。
（4）、測量溫度範圍在－55。C到＋125。C之間。
（5）、數字溫度計的解析度用戶可以從9位到12位選擇。
（6）、內部有溫度上、下限告警設置。
2．DS18B20的引腳介紹
TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見圖1，其引腳功能描述見表1。

（底視圖）圖1

表1DS18B20詳細引腳功能描述序號名稱引腳功能描述
1GND地信號
2DQ數據輸入/輸出引腳。開漏單匯流排介面引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。
3VDD可選擇的VDD引腳。當工作於寄生電源時，此引腳必須接地。
3．DS18B20的使用方法
由於DS18B20採用的是1－Wire匯流排協議方式，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對AT89S51單片機來說，硬體上並不支持單匯流排協議，因此，我們必須採用軟體的方法來模擬單匯流排的協議時序來完成對DS18B20晶元的訪問。
由於DS18B20是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單匯流排器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單匯流排器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。
DS18B20的複位時序

DS18B20的讀時序
對於DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。
對於DS18B20的讀時隙是從主機把單匯流排拉低之後，在15微秒之內就得釋放單匯流排，以讓DS18B20把數據傳輸到單匯流排上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。

DS18B20的寫時序
對於DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。
對於DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單匯流排要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地採樣IO匯流排上的“0”電平，當要寫1時序時，單匯流排被拉低之後，在15us之內就得釋放單匯流排。

4、DS18B20的接線說明
特點 獨特的一線介面，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分散式溫度感測應用 無需外部元件 可用數據匯流排供電，電壓範圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度範圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當於是-67 ° F到257華氏度 -10 ° C至+85 ° C範圍內精度為±0.5 ° C
溫度感測器可編程的解析度為9~12位 溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 應用範圍包括恆溫控制，工業系統，消費電子產品溫度計，或任何熱敏感系統
描述該DS18B20的數字溫度計提供9至12位（可編程設備溫度讀數。信息被發送到/從DS18B20 通過1線介面，所以中央微處理器與DS18B20隻有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號，多個ds18b20s可以同時存在於一條匯流排。這使得溫度感測器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調環境控制，感測建築物內溫設備或機器，並進行過程監測和控制。
8引腳封裝 TO-92封裝 用途 描述
5 1 接地 接地
4 2 數字 信號輸入輸出，一線輸出：源極開路

不在本表中所有管腳不須接線 。
概況框圖圖1顯示的主要組成部分DS18B20的。DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度感測器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號線高的時候，內部電容器 儲存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。
DS18B20採用一線通信介面。因為一線通信介面，必須在先完成ROM設定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過ROM， 5 ）報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，匯流排也可以知道匯流排上掛有有多少，什麼樣的設備。

DS18B20有4個主要的數據部件：
（1）光刻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。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最後8位是前面56位的循環冗餘校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根匯流排上掛接多個DS18B20的目的。