单线数字温度传感器DS18B20的原理与应用
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:958
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。
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ds1820,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）。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。
１ds1820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/d变换时间为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
２ds1820引脚及功能
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。
３ds1820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：
①64bit闪速rom；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器th和tl。64bit闪速rom的结构如下：
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：
820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。
3.1rom命令代码及其含义
·readrom命令代码［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。
·matchrom命令代码［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。
·skiprom命令代码［cch］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有ds1820。
·searchrdh命令代码［f0h］：用以读出在线的ds1820的序列号。
·alarmsearch命令代码［ech］：当温度值高于th或低于tl中的数值时，此命令可以读出
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。
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ds1820,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）。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。
１ds1820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/d变换时间为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
２ds1820引脚及功能
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。
３ds1820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：
①64bit闪速rom；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器th和tl。64bit闪速rom的结构如下：
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：
820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。
3.1rom命令代码及其含义
·readrom命令代码［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。
·matchrom命令代码［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。
·skiprom命令代码［cch］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有ds1820。
·searchrdh命令代码［f0h］：用以读出在线的ds1820的序列号。
·alarmsearch命令代码［ech］：当温度值高于th或低于tl中的数值时，此命令可以读出
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