DS18B20温度传感器

简介：
DS18B20是一款数字温度传感器，能够提供高达9到12位分辨率的测量结果。它具有独特的单线接口，使得连接和使用极为简便，适用于各种需要精确测温的应用场景中。 ### DS18B20单总线数字温度计详尽解析 #### 一、概述 ##### 1.1 一般说明 DS18B20是一款高性能的数字温度传感器，能够提供9位精度的温度读数，精确反映器件当前的温度状态。这款传感器通过单线接口实现与微控制器之间的数据传输，只需要一根数据线（加上地线）即可完成所有的读写操作。这意味着在实际应用中，微控制器与DS18B20之间只需要简单的物理连接就能实现通信。 DS18B20的一个重要特点是支持寄生电源模式，即在数据线处于高电平时自动从数据线获取必要的工作电源，而无需额外的电源供应。这种设计极大地简化了系统的复杂性和成本，尤其是在分布式的温度监测场景下非常实用。 由于每个DS18B20都有一个独一无二的64位序列号（硅片序列号），因此可以在同一根单线上连接多个DS18B20器件。这一特性使得DS18B20非常适合用于HVAC环境控制系统、建筑物内部的多点温度监测、机械设备的温度监控以及其他需要分布式温度传感的应用场景。 ##### 1.2 特性总结 - **单线接口**：只需要一个接口引脚即可实现与微控制器之间的通信。 - **多点能力**：简化了分布式温度检测应用的设计。 - **无需外部元件**：内置所需的所有功能，减少了外部组件的需求。 - **数据线供电**：可通过数据线自身提供所需电源。 - **无需备用电源**：即使在主电源中断的情况下也能正常工作。 - **广泛的测量范围**：温度测量范围从-55°C到+125°C，分辨率0.5°C。 - **快速响应时间**：能够在1秒（典型值）内完成温度转换。 - **用户可定义的温度告警**：可以通过编程设定温度告警阈值。 - **温度告警搜索命令**：可以识别并定位温度超出预设范围的器件。 ##### 1.3 引脚说明 DS18B20共有四个引脚： - **GND**：地线，用于参考零电压。 - **DQ**：数字输入输出引脚，用于数据通信。 - **VDD**：可选的电源引脚，用于直接供电。 - **NC**：空引脚，无连接。 其中，DQ引脚采用了漏极开路结构，支持单线通信。 #### 二、详细说明 ##### 2.1 综述 DS18B20内部主要包括以下三个关键组件： 1. **64位激光刻录ROM**：存储唯一序列号和其他固定信息。 2. **温度敏感元件**：负责实时监测温度变化。 3. **非易失性温度告警触发器TH和TL**：用于设置温度告警阈值。 DS18B20可以从单线的数据线上获取工作电源，在信号线为高电平时储存能量，在信号线为低电平时断开电源。除了通过数据线供电外，还可以通过VDD引脚直接供电。 与DS18B20的通信遵循单线接口协议，需要先执行ROM操作命令，才能进一步执行内存和控制操作。ROM操作命令包括读取ROM、匹配ROM、搜索ROM、跳过ROM和告警搜索等，用于识别单线上的特定DS18B20器件。成功执行ROM操作后，可以使用六种内存和控制操作命令来控制DS18B20的工作状态，如进行温度测量并将结果存储在暂存器中。 ##### 2.2 寄生电源原理 DS18B20的寄生电源电路在IO引脚为高电平时自动获取电源。只要符合指定的定时和电压要求，IO线就能够提供足够的功率。这种模式下，远程温度检测无需本地电源，甚至在常规电源缺失的情况下也能读取ROM信息。为了确保DS18B20在进行温度测量时获得足够的功率，数据线必须在测量过程中保持足够高的电压水平。 DS18B20以其独特的单线通信方式、广泛的应用范围、便捷的寄生电源模式以及灵活的温度告警功能，成为了一款优秀的分布式温度监测解决方案。