基于單總線(xiàn)的數字溫度傳感器

作者：時(shí)間：2012-12-04 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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DSl8B20是Dallas生產(chǎn)的支持單總線(xiàn)接口的溫度感器。單總線(xiàn)獨特而且經(jīng)濟的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò )。與其他溫度傳感器相比，DSl8B20具有以下特性：
（1）具有3引腳TO-92小體積封裝形式。管腳排列：DQ為數字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地）。在其內部使用了在板（ON-BOARD）專(zhuān)利技術(shù)，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。
（2）量范圍為-55～+125℃，可編程為9～12位A/D轉換精度。測溫分辨率可達0.0625℃。被測溫度用符號摭展的16位數字量方式串行輸出。
（3）其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。
（4）獨特的單總線(xiàn)接口方式：DSl8B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現微處理器與DSl8B20的雙向通訊。
（5）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。多個(gè)DSl8B20可以并聯(lián)在唯一的3線(xiàn)上，實(shí)現多點(diǎn)測溫，可節省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。

1 DS18B20的主要內部結構
DSl8B20內部結構主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。每一個(gè)DSl8B20包括一個(gè)唯一的64位長(cháng)的序號。該序號值存放在DSl8B20內部的ROM（只讀存貯器）中。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型編碼（DSl8B20編碼均為28H），接著(zhù)的48位是每個(gè)器件唯一的序號，最后8位是前面56位的CRC循環(huán)冗余校驗碼。ROM的作用是使每一個(gè)DSl8B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現一根總線(xiàn)上掛接多個(gè)DSl8820的目的。
DSl8B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例，如圖1所示。用16位符號擴展的二進(jìn)制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。負溫度S=I，正溫度S=O。

2 DS18B20的工作原理
2.1 工作序列
根據DSl8B20的通訊協(xié)議，主機控制DSl8B20完成溫度轉換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：
（1）每一次讀寫(xiě)之前都必須要對DSl8B20進(jìn)行復位；
（2）復位成功后發(fā)送一條ROM指令；
（3）最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DSl8B20進(jìn)行預定的操作。
復位要求主CPU將數據線(xiàn)下拉500μs，然后釋放，DSl8B20收到信號后等待16～60μs左右，后發(fā)出60～240μs的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。
2.2 ROM操作命令
當主機收到DSl8B20的響應信號后，便可以發(fā)出ROM操作命令之一，這些命令如下：
指令代碼代碼
Read ROM（讀ROM） [33H]
Match ROM（匹配ROM） [55H]
SkipROM（跳過(guò)ROM） [CCH]
SearchROM（搜索ROM） [FOH]
Alarmsearch（告警搜索） [ECH]
3 DS18B20的多點(diǎn)測溫
3.1 多點(diǎn)測溫的原理
每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號，在出廠(chǎng)前已寫(xiě)入片內ROM中。主機在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM（33H）命令將該DSl8B20的序列號讀出：
當主機需要對眾多在線(xiàn)18820的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)，首先要發(fā)出匹配ROM命令（55H）。接著(zhù)主機提供64位序列（包括該18B20的48位序列號），之后的操作就是針對該DSl8820的。而跳過(guò)ROM命令，之后的操作是對所有D518820的。
程序可以先跳過(guò)ROM.啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數據。
在DSl8B20組成的多點(diǎn)測溫系統中，主機在發(fā)出跳ROM命令之后，再發(fā)出統一的溫度轉換啟動(dòng)碼44H，就可以實(shí)現所有DSl8B20的統一轉換。再經(jīng)過(guò)1s后就可以用很少的時(shí)間去逐一讀取，這種方式使其時(shí)間值往往小于傳統方式（由于采取公用的放大電路AD轉換器，只能逐一轉換）。顯然通道數越多這種省時(shí)效應就越明顯。
3.2 多點(diǎn)測試系統的組建
實(shí)驗采用AT89C51為主機，3個(gè)DSl8B20組成一個(gè)多點(diǎn)測試系統，如圖2所示。硬件接口非常簡(jiǎn)單。DSl8B20的3個(gè)管腳DQ、VDD、GND分別接到主機的數據腳P1.0口、外接電源VCC以及GND上，非常節約資源，僅僅用到了主機的一條口線(xiàn)。 風(fēng)速傳感器相關(guān)文章:風(fēng)速傳感器原理

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