大彻大悟DS18B20

　1 DALLAS公司DS18B20基本参数
　　DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20、 DS1822，外形如图5.8所示,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，新的产品支持3V～5.5V的电压范围， DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5°C。用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20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，是经济型产品。 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的管脚排列如下:DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。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。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。
　　这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特（位）的RAM中，Bit0是最低位,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。

两字节12位温度格式

温度值位指示	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
温度值的低字节	23	22	21	20	2-1	2-2	2-3	2-4
温度值位指示	Bit15	Bit14	Bit13	Bit12	Bit11	Bit10	Bit9	Bit8
温度值的高字节	S	S	S	S	S	26	25	24

　　DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM(数据缓冲寄存器)和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。前者暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1 如表5。4所示。

两字节温度与十进制温度转换关系

温度值/℃	双字节温度(二进制)	双字节温度(十六进制)
+125	0000 0111 1101 0000	07D0H
+85.5	0000 0101 0101 1000	0558H
+25.0625	0000 0001 1001 0001	0191H
+10.125	0000 0000 1010 0010	00A2H
0	0000 0000 0000 0000	0000H
-1.5	1111 1111 1110 1000	FFE8H
-10.125	1111 1111 0101 1110	FF5EH
-25.0625	1111 1111 0110 1111	FE6FH
-55	1111 1100 1001 0000	FC90H

该寄存器的低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20处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）

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

寄存器内容	字节地址
温度低8位	0
温度高8位	1
高温限值	2
低温限值	3
配置寄存器	4
保留	5
计数剩余值	6
每度计数值	7
CRC校验	8

    根据DS18B20的通讯协议，主机控制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，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（输出高），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，拉低总线，主CPU收到此信号表示复位成功。

2温度传感器DS1820使用中注意事项

　　DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
　　(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。由于本节技术复杂性，对一般读者DS18B20内容只作阅读。
　　(2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
　　(3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

温度传感器DS18B20指令(命令)说明

命令功能	指令代码	功能说明
读ROM	33H	读DS18B20中的64位光刻ROM序列号
启动转换	44H	启动温度转换,结果存入内部高速暂存器RAM中
写温限值	4EH	向内部字节地址2和3 中写入上下限温度值
匹配ROM	55H	发出命令后,还发送64位ROM序列号寻找对应号码的18B20
读供电	B4H	读电源供给方式: 18B20发0为寄生供电,1为外接供电
读取温度	BEH	读取温度寄存器等9字节的内容
跳过ROM	CCH	单片18B20时,跳过读序列号操作,直接发温度转换
报警搜索	ECH	执行后,当温度超过上下限值时18B20才作响应
搜索ROM	F0H	搜索同一条线上挂接有几个18B20,识别ROM

　　(4)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序会进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。