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数字温度传感器DS18B20介绍

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数字温度传感器DS18B20介绍
1、DS18B20的主要特性

1.1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线
供电
1.2、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
1.3、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
1.4、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
1.5、温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃
1.6、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、
0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温
1.7、在9位分辨率时最多在93.75ms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
1.8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"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
1.9、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。
2、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）。

图2： DS18B20内部结构图
3、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。

图3： DS18B20测温原理框图
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。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，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：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，
其中S为符号位。

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0.0625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0.0625即可得到实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，
-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。

表2: DS18B20温度数据表
（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：
表3： 配置寄存器结构

TM R1 R0 1 1 1 1 1
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）
表4： 温度分辨率设置表

R1 R0 分辨率
温度最大转换
时间

0 0 9位
93.75ms

0 1 10位
187.5ms

1 0 11位
375ms

1 1 12位
750ms

4、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。
表5： DS18B20暂存寄存器分布

寄存器内容
字节地址
温度值低位 （LS
Byte）
0

温度值高位 （MS
Byte）
1

高温限值（TH） 2
低温限值（TL） 3
配置寄存器 4
保留 5
保留 6
保留 7
CRC校验值 8
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。
表6： ROM指令表

指 令 约定代码 功 能

读ROM 33H
读DS1820温度传感器ROM中的编码（即
64位地址）

符合 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应，为下一步对该
DS1820 的读写作准备。

搜索 ROM
0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。为操作各
器件作好准备。
跳过 ROM
0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820
发温度变换命令。适用于单片工作。

告警搜索命令 0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限
的片子才做出响应。

表6： RAM指令表
指 令 约定代码 功 能

温度变换 44H 启动DS1820进行温度转换，12位转换时最长为750ms（9位为93.75ms）。结果存
入内部9字节RAM中。

读暂存器 0BEH
读内部RAM中9字节的内容

写暂存器 4EH
发出向内部RAM的3、4字节写上、下限
温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送
两字节的数据。

复制暂存器 48H
将RAM中第3 、4字节的内容复制到
EEPROM中。

重调 EEPROM 0B8H
将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4
字节。

读供电方式 0B4H
读DS1820的供电模式。寄生供电时
DS1820发送“ 0 ”，外接电源供电
DS1820发送“ 1 ”。

合集下载

DS18B20数据手册-中文版-140407

DS18B20数据手册-中文版-140407

DS18B20 的温度输出数据时在摄氏度下校准的；若是在华氏度下应用的话，可以用查表法或 者常规的数据换算。温度数据以一个 16 位标志扩展二进制补码数的形式存储在温度寄存器中（详
DS18B20
见图 2）。符号标志位（S）温度的正负极性：正数则 S=0，负数则 S=1。如果 DS18B20 被定义为 12 位的转换精度，温度寄存器中的所有位都将包含有效数据。若为 11 位转换精度，则 bit 0 为未 定义的。若为 10 位转换精度，则 bit 1 和 bit 0 为未定义的。 若为 9 位转换精度，则 bit 2、bit 1 和 bit 0 为未定义的。表格 1 为在 12 位转换精度下温度输出数据与相对应温度之间的关系表。
管脚定义图
DS18B20
订购信息
零件
温度范围
引脚数-封装
DS18B20
-55℃至+125℃
3 TO-92
DS18B20+
-55℃至+125℃
3 TO-92
DS18B20/T&R
-55℃至+125℃
3 TO-92（2000 片）
DS18B20+T&
-55℃至+125℃
3 TO-92（2000 片）
DS18B20-SL/T
VPU
DQ
GND
VDD
TH
CPP
TL
VDD
说明-温度测量
DS18B20 的核心功能是直接温度-数字测量。其温度转换可由用户自定义为 9、10、11、12 位 精度分别为 0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃分辨率。值得注意的是，上电默认为 12 位转换精 度。DS18B20 上电后工作在低功耗闲置状态下。主设备必须向 DS18B20 发送温度转换命令[44h] 才能开始温度转换。温度转换后，温度转换的值将会保存在暂存存储器的温度寄存器中，并且 DS18B20 将会恢复到闲置状态。如果 DS18B20 是由外部供电，当发送完温度转换命令[44h]后， 主设备可以执行“读数据时序”（请参阅“1-Wire 总线系统”章节），若此时温度转换正在进行 DS18B20 将会响应“0”，若温度转换完成则会响应“1”。如果 DS18B20 是由“寄生电源”供电， 该响应的技术将不能使用，因为在整个温度转换期间，总线必须强制拉高。该总线的“寄生电源” 供电方式将会在“DS18B20 的供电”章节中详细讲解。
DS18B20的工作原理

DS18B20的工作原理

DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，采用单总线接口通信，具有高精度、低功耗和可靠性强的特点。

它广泛应用于温度测量领域，例如室内温度监控、气象观测、工业自动化等。

DS18B20传感器的工作原理如下：1. 温度测量原理：DS18B20采用基于半导体的温度测量原理，利用温度对半导体材料电阻值的影响来测量温度。

它内部集成了温度传感器和模数转换器，能够将温度转换为数字信号输出。

2. 单总线通信：DS18B20传感器采用单总线通信方式，即通过一个数据线进行数据传输和控制。

这种通信方式使得传感器的连接更加简单，只需一个数据线和一个电源线即可。

3. 工作原理：DS18B20传感器的工作原理基于温度对半导体材料电阻值的影响。

传感器内部有一个温度传感器和一个模数转换器。

当传感器接收到读取温度的指令时，它会测量温度并将其转换为数字信号。

具体的工作流程如下：- 主控设备发送启动信号，将总线拉低一段时间；- 主控设备释放总线，等待传感器的响应；- 传感器检测到总线被拉低后，开始工作；- 传感器将温度数据转换为数字信号，并通过总线发送给主控设备；- 主控设备接收到传感器发送的数据，并进行解析。

4. 温度测量精度：DS18B20传感器具有高精度的温度测量能力，可实现±0.5℃的测量精度。

它还具有可调节的分辨率，可以根据需要选择9位、10位、11位或12位的分辨率。

5. 供电方式：DS18B20传感器可以通过总线线路供电，也可以通过外部电源供电。

通过总线供电时，传感器从总线线路获取所需的电能；通过外部电源供电时，传感器需要额外的电源线路提供电能。

总结：DS18B20传感器是一种基于半导体的数字温度传感器，采用单总线通信方式，具有高精度、低功耗和可靠性强的特点。

它的工作原理是利用温度对半导体材料电阻值的影响来测量温度，并通过单总线进行数据传输和控制。

DS18B20广泛应用于各种温度测量场景，为温度监测和控制提供了可靠的解决方案。

DS18B20中文手册

DS18B20中文手册

达拉斯 半导体DS18B20可编程分辨率的 单总线®数字温度计特征引脚排列●独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯●每个器件有唯一的 64位的序列号存储在内部存储器中●简单的多点分布式测温应用 ●无需外部器件●可通过数据线供电。

供电范围为3.0V到5.5V 。

●测温范围为-55～＋125℃（－67～＋257℉）●在－10～＋85℃范围内精确度为±5℃●温度计分辨率可以被使用者选择为9～12位●最多在 750ms 内将温度转换为 12位数字●用户可定义的非易失性温度报警设置●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ●与DS1822兼容的软件●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统引脚说明GND DQ －地 －数据I/OVDD NC－可选电源电压 －无连接说明DS18B20数字温度计提供 9-12位摄氏温度测量而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。

DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和 DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。

它的测温范围为-55～＋125℃，并且在-10～＋85℃精度为±5℃。

除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。

每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，从而允许多只DS18B20同时连在一根单线总线上；因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的DS18B20。

这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。

详细的引脚说明表18引脚SOIC封装* TO-9封装符号说明5 4 12GNDDQ接地。

数据输入/输出引脚。

对于单线操作：漏极开路。

当工作在寄生电源模式时用来提供电源（建“寄生电源”节）。

可选的VDD引脚。

工作与寄生电源模式时VDD必须接地。

3 3 VDD*所有上表未提及的引脚都无连接。

使用DS18B20温度传感器测温

使用DS18B20温度传感器测温

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。