DS18B20温度传感器工作原理

DS18B20温度传感器工作原理 DS18B20温度传感器工作原理 学生姓名:王春元08990293 吕然08990281 郑凯08990323 一、概述 DS18B20数字温度传感器接线方便封装成后可应用于多种场合如管道式螺纹式磁铁吸附式不锈钢封装式型号多种多样有LTM8877LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温高炉水循环测温锅炉测温机房测温农业大棚测温洁净室测温弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰体积小使用方便封装形式多样适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 DSl820数字温度计提供9位二进制温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl820或从DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线和地线DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl820的测量范围从-55到125增量值为0.5可在l s典型值内把温度变换成数字 每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号该序号值存放在DSl820内部的ROM只读存贮器中开始8位是产品类型编码DSl820编码 48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面56位的CRC循环冗余校均为10H接着的 验码DSl820中还有用于贮 存测得的温度值的两个8位存贮器RAM编号为0号和1号1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负则1号存贮器8位全为1否则全为00号存贮器用于存放温度值的补码LSB最低位的1 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示0.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值-550125DSl820的引脚每只D51820都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式采取数据总线供电方式可以节省一根导线但完成温度测量的时间较长采取外部供电方式则多用一根导线但测量。 二、主要特性 1、适应电压范围更宽电压范围3.05.5V在寄生电源方式下可由数 据线供电 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 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 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 5、温范围55?125?在-1085?时精度为?0.5? 6、可编程 的分辨率为912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 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 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 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。 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。 三、应用范围 该产品适用于冷冻库粮仓储罐电讯机房电力机房电缆线槽等测温和控制领域 轴瓦缸体纺机空调等狭小空间工业设备测温和控制。 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 供热/制冷管道热量计量中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 四、技术性能描述 ?、 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。 ? 、测温范围 55?125?固有测温分辨率0.5?。 ?、支持多点组网功能多个DS18B20可以并联在唯一的三线上最多只能并联8个实现多点测温如果数量过多会使供电电源电压过低从而造成信号传输的不稳定。 ?、工作电源: 35V/DC ? 、在使用中不需要任何外围元件 ?、 测量结果以912位数字量方式串行传送 ? 、不锈钢保护管直径 Φ6 ? 、适用于DN1525 DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 ?、 标准安装螺纹 M10X1 M12X1.5 G1/2”任选 ?、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线便于与其它电器设备连接。 五、 基本结构 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。1管脚图如下 2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CRCX8X5X41。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。 表1: DS18B20温度值格式表 3 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2: DS18B20温度数据表 3DS18B20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 TL和结构寄存器。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 4配置寄存器 该字节各位的意义如下 TH、 六、工作过程 DSl820工作过程中的协议如下 初始化RoM操作命令存储器操作命令处理数据 1、初始化 单总线上的所有处理均从初始化开始 2、ROM操作品令 总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令之一这些命令如 指令 代码 Read ROM读ROM 33H Match ROM匹配ROM 55H Skip ROM跳过ROM CCH Search H 3、存储器操作命令 指令 代码 ROM搜索ROM F0H Alarm search告警搜索 EC Write Scratchpad写暂存存储器 4EH Read Scratchpad读暂存存储器 BEH Copy Scratchpad复制暂存存储器 48H 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 Convert Temperature温度变换 44H Recall EPROM重新调出 B8H Read Power supply读电源 B4H 初始化过程“复位和存在脉冲” 读写时序如下 七、关于DS18B20的多路测量 每一片DSl820在其ROM中都存有其唯一的48位序列号在出厂前已写入片内ROM 中主机在进入操作程序前必须逐一接入1820用读ROM33H命令将该l 820的序列号读出并登录 当主机需要对众多在线1820的某一个进行操作时首先要发出匹配ROM命令55H紧接着主机提供64位序列包括该1820的48位序列号之后的操作就是针对该1820的而所谓跳过ROM命令即为之后的操作是对所有1820的框图中先有跳过ROM即是启动所有1820进行温度变换之后通过匹配ROM再逐一地读回每个1820的温度数据 在1820组成的测温系统中主机在发出跳过ROM命令之后再发出统一的温度转换启动码44H就可以实现所有1820的统一转换再经过1s后就可以用很少的时间去逐一读取这种方式使其T值往往小于传统方式由于采取公用的放大电路和AD转换器只能逐一转换显然通道数越多这种省时效应就越明显。 八、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。 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。 4、在DS1820测温程序设计中 向DS1820发出温度转换命令后程序总要等待DS1820的返回信号一旦 某个DS1820 接触不好或断线当程序读该DS1820时将没有返回信号程序进入死循环。这一点在进 行DS1820 硬件连接和软件设计时也要给??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。 九、应用举例DS18B20测温程序数码管显示 include reg52.h include intrins.h define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit dsP22 sbit dulaP26 sbit welaP27 uchar flag uint temp uchar code table0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d 0x070x7f0x6f0x770x7c0x390x5e0x790x71 uchar code table10xbf0x860xdb0xcf0xe60xed0xfd 0x870xff0xef void TempDelay uchar us whileus-- void delayuint count uint i whilecount i200 whilei0 i-- count-- void init_com TMOD0x20 TH10xfd TL10xfd TR11 SM00 SM11 // REN1 PCON0 // SMOD0 // EA1 //ES1 void displayuint temp uchar baishige baitemp/100 shitemp100/10 getemp10010 dula0 P0tablebai dula1 dula0 wela0 P00xfe wela1 wela0 delay1 P0table1shi dula1 dula0 P00xfd wela1 wela0 delay1 P0tablege dula1 dula0 P00xfb wela1 wela0 delay1 void ds_resetvoid ds1 _nop_ ds0 TempDelay80 _nop_ ds1 TempDelay5 1-wire presence //detect _nop_ _nop_ _nop_ ifds0 flag1 //detect 18b20 success else flag0 //detect 18b20 fail TempDelay20 _nop_ _nop_ ds1 // bit ds_read_bitvoid //读一位 bit dat ds0 _nop_ ds1 _nop_ _nop_ datds TempDelay10 returndat uchar ds_read_bytevoid uchar valueij value0 fori0i1 ifonebit //写 1 ds0 _nop_ _nop_ ds1 TempDelay5 else ds0 TempDelay8 ds1 _nop_ _nop_ void tem_change ds_reset delay1 //约2ms ds_write_byte0xcc ds_write_byte0x44 uint get_temperature float wendu uchar ab ds_reset delay1 ds_write_byte0xcc ds_write_byte0xbe ads_read_byte bds_read_byte tempb temp