DS18B20

DS18B20是常用的數字溫度感測器，其輸出的是數位訊號，具有體積小，硬體開銷低，抗干擾能力強，精度高的特點。DS18B20數字溫度感測器接線方便，封裝成後可套用於多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不鏽鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。

主要根據套用場合的不同而改變其外觀。封裝後的DS18B20可用於電纜溝測溫，高爐水循環測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業大棚測溫，潔淨室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用於各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。

基本介紹

• 中文名：數字溫度感測器
• 外文名：DS18B20
• 體積：小
• 硬體開銷：低
• 抗干擾能力：強
• 工作電壓：3V~5.5V
• 超低功耗：靜態功耗<3uA
• 常見封裝：TO-92、SOP8和DIP8
• 採集模組：LCT2662M，RS485匯流排

簡介

美國DALLAS公司生產的單匯流排數字式溫度感測器，由於具有結構簡單，不需要外接電路，可用一根I/O數據線既供電又傳輸數據，可由用戶設定溫度報警界限等特點，近年來廣泛用於糧庫等需要測量和控制溫度的地方。前些年，DS1820套用較多，近期，DALLAS公司又推出了DS1820的改進型產品DS18B20，該產品具有比DS1820更好的性能，目前該產品已成為DS1820的替代品，在溫控系統中得到廣泛套用。

圖1 DS1820

工作方式

DS18B20感測器進行的功能操作是在傳送命令的基礎上完成的，上電後感測器處於空閒狀態，需要控制器傳送命令才能完成溫度轉換。對感測器的功能操作的次序是首先完成對晶片內部的ROM操作，有5條操作ROM的指令可用於器件識別，它們分別是：ReadROM（33H）、Match ROM（55H）、Skip ROM（CCH）、SearchROM（F0H）、Alarm Search（ECH）。

ReadROM：用於讀出64位ROM數據，適用於僅有1個DS18B 20的場合。MatchROM：查找與給定64位ROM數據相匹配的DS18B 20。SkipROM：適用於僅有1個DS18B 20的場合，無需給出64位碼就能快速選定器件。SearchROM：適用於多個DS18B 20的場合，該指令可識別出每個器件的ID號。Alarm Search：用於溫度報警查詢。

性能指標

1、技術性能描述：

①、 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連線時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。

② 、測溫範圍 －55℃～+125℃，固有測溫誤差（注意，不是解析度，這裡之前是錯誤的）1℃。

圖2 DS18B20

③、支持多點組網功能，多個DS18B20可以並聯在唯一的三線上，最多只能並聯8個，實現多點測溫，如果數量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸的不穩定。

④、工作電源: 3.0~5.5V/DC （可以數據線寄生電源）

⑤ 、在使用中不需要任何外圍元件

⑥、 測量結果以9~12位數字量方式串列傳送

⑦ 、不鏽鋼保護管直徑 Φ6

⑧ 、適用於DN15~25, DN40~DN250各種介質工業管道和狹小空間設備測溫

⑨、 標準安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選

⑩ 、PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便於與其它電器設備連線。

套用範圍

該產品適用於冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域。

軸瓦，缸體，紡機，空調，等狹小空間工業設備測溫和控制。

汽車空調、冰櫃、冷櫃、以及中低溫乾燥箱等。

供熱/製冷管道熱量計量，中央空調分戶熱能計量和工業領域測溫和控制。

型號規格

型 號 測溫範圍 安裝螺紋 電纜長度 適用管道

TS-18B20 -55~125 無 1.5 m

TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25

TS-18B20B -55~125 1/2”G 接線盒 DN40~ 60

部件描述

存儲器

DS18B20的存儲器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發器TH和TL，以及一個配置暫存器。存儲器能完整的確定一線連線埠的通訊，數字開始用寫暫存器的命令寫進暫存器，接著也可以用讀暫存器的命令來確認這些數字。當確認以後就可以用複製暫存器的命令來將這些數字轉移到可電擦除RAM中。當修改過暫存器中的數時，這個過程能確保數字的完整性。

高速暫存器RAM是由8個位元組的存儲器組成；用讀暫存器的命令能讀出第九個位元組，這個位元組是對前面的八個位元組進行校驗。

64-位光刻ROM

64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代碼，接下來的48位為連續的數字代碼，最後的8位是對前56位的CRC校驗。64-位的光刻ROM又包括5個ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報警查找。

外部電源的連線

DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內部的寄生電源。當VDD連線埠接3.0V—5.5V的電壓時是使用外部電源；當VDD連線埠接地時使用了內部的寄生電源。無論是內部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。

配置暫存器

配置暫存器是配置不同的位數來確定溫度和數字的轉化。

可以知道R1，R0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉化位所對應的轉化時間，四種配置的解析度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出廠時以配置為12位。

溫度的讀取

DS18B20在出廠時以配置為12位，讀取溫度時共讀取16位，前5個位為符號位，當前5位為1時，讀取的溫度為負數；當前5位為0時，讀取的溫度為正數。溫度為正時讀取方法為：將16進制數轉換成10進制即可。溫度為負時讀取方法為：將16進制取反後加1，再轉換成10進制即可。例：0550H = +85 度，FC90H = -55 度。

控制方法

DS18B20有六條控制命令，如下表1所示：

表1 DS18B20有六條控制命令

指令	約定代碼	操作說明
溫度轉換	44H	啟動DS18B20進行溫度轉換
讀暫存器	BEH	讀暫存器9位元組二進制數字
寫暫存器	4EH	將數據寫入暫存器的TH、TL位元組
複製暫存器	48H	把暫存器的TH、TL位元組寫到E2PROM中
重新調E2PROM	B8H	把E2PROM中的TH、TL位元組寫到暫存器TH、TL位元組
讀電源供電方式	B4H	啟動DS18B20傳送電源供電方式的信號給主CPU

初始化

（1） 先將數據線置高電平“1”。

（2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是儘可能的短一點）

（3） 數據線拉到低電平“0”。

（4） 延時750微秒（該時間的時間範圍可以從480到960微秒）。

（5） 數據線拉到高電平“1”。

（6） 延時等待（如果初始化成功則在15到60微秒時間之內產生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據該狀態可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程式進入死循環，所以要進行逾時控制）。

（7） 若CPU讀到了數據線上的低電平“0”後，還要做延時，其延時的時間從發出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。

（8） 將數據線再次拉高到高電平“1”後結束。

寫操作

（1） 數據線先置低電平“0”。

（2） 延時確定的時間為15微秒。

（3） 按從低位到高位的順序傳送位元組（一次只傳送一位）。

（4） 延時時間為45微秒。

（5） 將數據線拉到高電平。

（6） 重複上（1）到（6）的操作直到所有的位元組全部傳送完為止。

（7） 最後將數據線拉高。

讀操作

（1）將數據線拉高“1”。

（2）延時2微秒。

（3）將數據線拉低“0”。

（4）延時3微秒。

（5）將數據線拉高“1”。

（6）延時5微秒。

（7）讀數據線的狀態得到1個狀態位，並進行數據處理。

（8）延時60微秒。

主要特性

1.1、適應電壓範圍更寬，電壓範圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線供電

1.2、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連線時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊

圖3 DS18B20

1.3、 DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以並聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫

1.4、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 感測元件及轉換電路集成在形如一隻三極體的積體電路內

1.5、溫範圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃

1.6、可程式 的解析度為9～12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現高精度測溫

1.7、在9位解析度時最多在 93.75ms內把溫度轉換為數字，12位解析度時最多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快

1.8、測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一 線匯流排"串列傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力

1.9、負壓特性：電源極性接反時，晶片不會因發熱而燒毀， 但不能正常工作。

套用舉例

（1）利用DS18B20構成的數字溫度計

用一片DS18B20構成測溫系統，測量的溫度精度達到0.1度，測量的溫度的範圍在－20度到+100度之間，用8位數碼管顯示出來。

DS18B20

（2）DS18B20組成的溫度檢測系統

以DS18B20為感測器，單片機為控制核心可以組成溫度巡迴檢測系統。