数字化温度传感器

第11章使用DS18B20温度传感器测温11.1 概述现实生产生活中，小到测量体温的温度计，大到航天飞机的温控系统，处处都离不开温度测量。

工业生产中的三大指标（流量、压力、温度）之一就是温度，温度测量可以说是无处不在，遍布了我们生活生产的方方面面。

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司生产的数字化温度传感器，它与以往模拟量温度传感器不同，数字化是其一大特点，它能将被测环境温度直接转化为数字量，并以串行数据流的形式传输给单片机等微处理器去处理。

DS18B20温度传感器的另一个主要特点是它是单总线的，即它与单片机等微处理器连接时，只需占用一个I/O管脚，并且不再需要其它任何外部元器件，这大大简化了它与但单片机之间的接口电路。

11.2 DS18B20温度传感器介绍目前，使用最普遍的DS18B20温度传感器是三脚TO-92直插式封装这一种，这种封装的DS18B20实物如图11-1所示。

可以看到它体积很小，只有三只管脚，外形与一般的三极管极其相似。

图11-2是其三脚TO-92直插式封装图，表11-1列出了DS18B20各个引脚的定义。

如图11-1 如图11-2表11-1 DS18B20引脚定义。

1、DS18B20温度传感器特性简介◆独特的单总线（一条线）接口，与微处理器通信只需一个I/O管脚，且硬件连接无需其它外部元件；◆测量结果直接输出数字量，可直接与微处理器通信；◆供电电压范围3.0V~5.5V；在寄生电源方式下可有数据线供电；◆测温范围-55℃~+125℃；在-10℃~+85℃范围内，测量精度可达±0.5℃；◆可编程的9~12位测温分辨率，对应的可分辨温度值分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃，0.0625℃；12位分辨率时的温度测量转换最长时间（上限）只有750ms；◆每一片DS18B20都有自己独一无二的芯片号码；多片DS18B20可以并联在一条数据总线上实现不同地点的多点组网；◆应用范围包括温度调控，工业现场测温，消费类产品，温度计及热敏系统等。

数字温度传感器工作原理
数字温度传感器是一种用于测量温度的装置，它能够将温度转化为数字信号输出。

这类传感器通常使用特定的敏感元件，如热敏电阻（PTC或NTC）、热电偶或热电阻（如铂电阻）等。

对于热敏电阻传感器，它的阻值会随温度的变化而变化。

通常情况下，热敏电阻是一个负温度系数（NTC）电阻元件，即其阻值随温度的升高而下降。

数字温度传感器通过测量热敏电阻的阻值，并将其转化为数字信号输出，从而得到温度值。

热电偶则是利用两个不同材料的导电性质差异以及温度变化引起的电动势变化来测量温度的传感器。

当两个导电材料的接触点处于不同的温度下时，会产生一定的电势差。

通过测量这个电势差，可以计算出温度值。

而热电阻则是利用材料在不同温度下的电阻值变化来测量温度的传感器。

最常用的热电阻材料是铂电阻（Pt100或Pt1000），其电阻值与温度之间具有良好的线性关系。

将热电阻放置在待测温度环境中，通过测量电阻值的变化，可以通过查表或计算得出温度值。

通过将热敏电阻、热电偶或热电阻连接到一定的电路中，数字温度传感器可以将温度转换为数字信号输出。

这些数字信号可以通过一定的标准协议传输，如I2C、SPI或UART等，从而
将温度值传送给其他的设备或系统进行处理和分析。

DS18B20数字温度传感器应用详解电路图参考图: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 "一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。

DS1822的精度较差为±2°C。

现场温度直接以"一线总线"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～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

ADI公司高精度数字温度传感器ADT7320介绍与应用指南1.概述ADT7320是一款4 mm × 4 mm LFCSP封装高精度数字温度传感器，可在较宽的工业温度范围内提供突破性的性能。

它内置一个带隙温度基准源, 一个温度传感器和一个16位模数转换器(ADC)，用来监控温度并进行数字转换，分辨率为0.0078°C。

默认ADC分辨率设置为13位(0.0625°C)。

ADC分辨率为用户可编程模式，可通过串行接口更改。

ADT7320的保证工作电压范围为2.7 V至5.5 V。

工作电压为3.3 V时，平均供电电流的典型值为210 A。

ADT7320具有关断模式，可关断器件，3.3 V时的关断电流典型值为2 A。

额定工作温度范围为−40°C至+150°C。

CT引脚属于开漏输出，当温度超过可编程临界温度限值时，CT引脚进入有效状态。

INT引脚也属于开漏输出，当温度超过可编程限值时，INT引脚进入有效状态。

INT和CT引脚能够以比较器模式或中断模式工作。

ADT7320框图如下图所示2.产品特色1. 易于使用，不需要用户校正或校准。

2. 低功耗。

3. 极佳的长期稳定性和可靠性。

4. 适合工业、仪器仪表和医疗应用的高精度。

5. 采用16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP封装，符合RoHS标准。

3. 应用领域RTD及热敏电阻的替代产品热电偶冷结补偿医疗设备工业控制与测试食物运输与储存环境监控和HVAC激光二极管温度控制4.引脚功能1. 串行时钟输入。

串行时钟用于向ADT7320的任一寄存器输入数据或输出数据提供时钟。

2.串行数据输出。

数据在SCLK下降沿输出，而且在SCLK上升沿有效。

3.串行数据输入。

此输入端提供要载入器件控制寄存器的串行数据。

数据在SCLK的上升沿输入寄存器。

4.片选输入引脚。

此输入为低电平时，选择该器件。

此引脚为高电平时，该器件禁用。

温度控制DS18B20器实验DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济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。

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。

DS18B20、DS1822 “一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。

DS1822的精度较差为±2°C 。

现场温度直接以“一线总线”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~5.5V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±0.5°C。

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DS18B 20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±2°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“一线总线”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。

DS18B20的内部结构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温度传感器工作原理及其应用电路图时间：2012-02-16 14:16:04 来源：赛微电子网作者：前言温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。

随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。

数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。

DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。

在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。

一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理）DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示：DS18B20温度传感器工作原理框图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频率明显改变，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。

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。

二、DS18B20温度传感器的应用电路1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图寄生电源方式特点：(1)进行远距离测温时，无须本地电源。

(2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。