DS18B20中文資料(免費(fèi)下載的)

1、DoYoung電子技術(shù) 創(chuàng)造獨(dú)立資源！18B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)V2.0 2007.3.16DS18B201/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得DS18B20更受歡迎。對(duì)于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。了解其工作原理和應(yīng)用可以拓寬您對(duì)單片機(jī)開發(fā)的思路。DS18B20的主要特征：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。先進(jìn)

2、的單總線數(shù)據(jù)通信。最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土0.5 攝氏度。12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為750 毫秒?？蛇x擇寄生工作方式。檢測(cè)溫度范圍為55 ° C +125 ° C ( 67 ° F +257 ° F)內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)：圖 1DS18B20引腳功能：·GND電壓地·DQ單數(shù)據(jù)總線· VDD電源電壓· NC空引腳DS18B20工作原理及應(yīng)用：DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出

3、全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。 18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：ROM只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20的編碼是doyoung2/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)19H ），后面 48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8 位是以上 56 的位的 CRC 碼（冗余校驗(yàn)） 。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共 64 位 ROM。RAM數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟

4、失，DS18B20共 9 個(gè)字節(jié) RAM ， 每個(gè)字節(jié)為 8 位。第 1 、2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 3 、4 個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存） 的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶第3 個(gè) EEPROM 的鏡像。第 6 、7、 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9 個(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。 EEPROM非易失性 記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)， 上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20 共 3 位 EEPROM， 并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操

5、作。RAM 及 EEPROM 結(jié)構(gòu)圖：圖 2我們?cè)诿恳淮巫x溫度之前都必須進(jìn)行復(fù)雜的且精準(zhǔn)時(shí)序的處理，因?yàn)?DS18B20的硬件簡(jiǎn)單結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致軟件的巨大開消， 也是盡力減少有形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為無形資產(chǎn)的投入，是一種較好的節(jié)約之道。控制器對(duì) 18B20操作流程：1 ，復(fù)位： 首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位， 復(fù)位就是由控制器 （單片機(jī)） 給 DS18B20 單總線至少 480uS 的低電平信號(hào)。 當(dāng) 18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在1560uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。2 ，存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在1560uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60240

6、uS的低電平信號(hào)。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會(huì)是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。 如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。3 ，控制器發(fā)送 ROM 指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM 指令共有 5 條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM 指令分別是讀 ROM 數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。 ROM 指令為 8 位長(zhǎng)度， 功能是對(duì)片內(nèi)的 64 位光刻 ROM 進(jìn)行操作。 其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠(chéng)然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的 I

7、D 號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè) 18B20 芯片時(shí)可以跳過 ROM 指令（ 注意：此處指的跳過 ROM 指令并非不發(fā)送 ROM 指令，而是用特有的一條“跳過指令” ）。ROM 指令在下文有詳細(xì)的介紹。doyoung3/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)4 ，控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM 指令發(fā)送給 18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā) 送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8 位，共 6 條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM 數(shù)據(jù)、讀RAM 數(shù)據(jù)、將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18

8、B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。5 ， 執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。 如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器 （單片機(jī)） 必須等待 18B20 執(zhí)行其指令， 一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為 500uS 。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循 18B20 的讀寫時(shí)序來操作。 數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM 指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器操作指令、等待 500uS 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。 緊接著執(zhí)行第二個(gè)周期為復(fù)位、跳過 ROM 指令、執(zhí)行讀 RAM 的存儲(chǔ)器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為

9、9 個(gè)字節(jié)，中途可停止，只讀簡(jiǎn)單溫度值則讀前 2 個(gè)字節(jié)即可） 。其它的操作流程也大同小異，在此不多介紹。DS18B20芯片與單片機(jī)的接口：圖 3圖 4如圖所示， DS18B20 只需要接到控制器（單片機(jī)）的一個(gè) I/O 口上，由于單總線為開漏所以需要外接一個(gè) 4.7K 的上拉電阻。如要采用寄生工作方式，只要將 VDD 電源引腳與單總線并聯(lián)即可。但在程序設(shè)計(jì)中，寄生工作方式將會(huì)對(duì)總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。doyoung4/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)圖 5DS28B20芯片 ROM 指令表：ReadROM（讀 ROM） 33H（方括號(hào)中的為 16 進(jìn)制的命令字）這個(gè)命令

10、允許總線控制器讀到DS18B20的 64 位 ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè)DS18B20的時(shí)候才可以使用此指令，如果掛接不只一個(gè)，當(dāng)通信時(shí)將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。MatchROM（指定匹配芯片）55H這個(gè)指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了64 位序列號(hào)，當(dāng)總線上有多只DS18B20時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號(hào)相同的芯片才可以做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適應(yīng)單芯片和多芯片掛接。SkipROM（跳躍 ROM 指令） CCH這條指令使芯片不對(duì)ROM 編碼做出反應(yīng)， 在單總線的情況之下， 為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。SearchROM（

11、搜索芯片） F0H在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法識(shí)別所有器件的64 位 ROM 。AlarmSearch（報(bào)警芯片搜索）ECH在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)附合溫度高于TH 或小于 TL 報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測(cè)得溫度什達(dá)不到報(bào)警條件為止。DS28B20芯片存儲(chǔ)器操作指令表：Write Scratchpad（向 RAM 中寫數(shù)據(jù)） 4EH這是向 RAM 中寫入數(shù)據(jù)的指令， 隨后寫入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址2（報(bào)警 RAM 之 TH） 和地址 3（報(bào)警 RAM 之 TL）。寫入過程中可以用復(fù)位信號(hào)中止寫入。R

12、eadScratchpad（從 RAM 中讀數(shù)據(jù)） BEH此指令將從 RAM 中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0 開始，一直可以讀到地址9 ，完成整個(gè) RAM 數(shù)據(jù)的讀出。 芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。CopyScratchpad（將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM 中） 48H此指令將 RAM 中的數(shù)據(jù)存入 EEPROM 中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于 EEPROM 儲(chǔ)存處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“ 0 ”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“ 1 ”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持 10MS ，來維

13、持芯片工作。doyoung5/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)ConvertT（溫度轉(zhuǎn)換） 44H收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入RAM 的第 1 、2 地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0 ”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線 將輸出“ 1 ”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持500MS ，來維持芯片工作。RecallEEPROM（將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到RAM） B8H此指令將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到RAM 中的第 3 、4 個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間

14、隙時(shí)，總線上輸出“0 ”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“1 ”。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時(shí)將被自動(dòng)執(zhí)行。這樣RAM 中的兩個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為EEPROM 中數(shù)據(jù)的鏡像。ReadPowerSupply （工作方式切換）B4H此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的電源狀態(tài)字，“ 0 ”為寄生電源狀態(tài)， “ 1 ”為外部電源狀態(tài)。DS18B20復(fù)位及應(yīng)答關(guān)系示意圖：圖 6每一次通信之前必須進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位的時(shí)間、等待時(shí)間、回應(yīng)時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按時(shí)序編程。DS18B20讀寫時(shí)間隙：DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫是通過時(shí)間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。寫時(shí)間隙：圖 7寫時(shí)間隙分為寫“ 0 ”和寫“ 1 ”

15、，時(shí)序如圖 7。在寫數(shù)據(jù)時(shí)間隙的前15uS 總線需要是被控制器拉置低電平，而后則將是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在1560uS ，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制doyoung6/718B20 溫度傳感器應(yīng)用解析DoYoung原創(chuàng)器將總線拉高則表示寫“ 1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“ 0 ”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該有一個(gè)至少 15uS 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“ 0 ”或“ 1 ”應(yīng)該在 45uS 內(nèi)完成。整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在 60120uS ，否則不能保證通信的正常。讀時(shí)間隙：圖 8讀時(shí)間隙時(shí)控制時(shí)的采樣時(shí)間應(yīng)該更加的精確才行，讀時(shí)間隙時(shí)也是必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少1uS 的低電平，表示讀時(shí)間的起始。隨后在總線被釋放后的15uS 中 DS18B20會(huì)發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，這時(shí)控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出“1”，如果總線為低電平則表示讀出數(shù)據(jù)“0 ”。每一位的讀取之前都由控制器加一個(gè)起始信號(hào)。注意：如圖 8 所示，必須在讀間隙開始的15uS 內(nèi)讀取數(shù)據(jù)位才可以保證通信的正確。在通信時(shí)是以8 位“ 0 ”或“ 1 ”為一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的