<video id="jxyqs"><em id="jxyqs"></em></video>
    <wbr id="jxyqs"></wbr>

  1. <sub id="jxyqs"><listing id="jxyqs"></listing></sub>
      1. <video id="jxyqs"><em id="jxyqs"></em></video>
        <nav id="jxyqs"></nav>
        1. <video id="jxyqs"><tr id="jxyqs"></tr></video>

          文章詳情
          所在位置: 首頁> 技術文章> 其它>

          數字溫度傳感器DS18B20的原理與應用

          日期:2022-02-20 09:06
          瀏覽次數:5801
          摘要:

          數字溫度傳感器DS18B20的原理與應用

           

          1引言
                  DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器,具有3引腳TO-92小體積封裝形式;溫度測量范圍為-55℃~+125℃,可編程為9位~12位A/D轉換精度,測溫分辨率可達0.0625℃,被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠端引入,也可采用寄生電源方式產生;多個DS18B20可以并聯到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統。
          2DS18B20的內部結構
                  DS18B20內部結構如圖1所示,主要由4部分組成:64位ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示,DQ為數字信號輸入/輸出端;GND為電源地;VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地,見圖4)。
                  ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DS18B20的地址序列碼,每個DS18B20的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環冗余校驗碼(CRC=X8+X5+X4+1)。ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同,這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。

           



          圖1DS18B20的內部結構



          圖2DS18B20的管腳排列



          (a)初始化時序



          (b)寫時序



          (c)讀時序
          圖3DS18B20的工作時序圖
          DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量,用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供,以0.0625℃/LSB形式表達,其中S為符號位。例如+125℃的數字輸出為07D0H,+25.0625℃的數字輸出為0191H,-25.0625℃的數字輸出為FF6FH,-55℃的數字輸出為FC90H。

          23
          22
          21
          20
          2-1
          2-2
          2-3
          2-4


          溫度值低字節
          MSBLSB

          S
          S
          S
          S
          S
          22
          25
          24


          溫度值高字節
                  高低溫報警觸發器TH和TL、配置寄存器均由一個字節的EEPROM組成,使用一個存儲器功能命令可對TH、TL或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式如下:

          0
          R1
          R0
          1
          1
          1
          1
          1


          MSBLSB

                  R1、R0決定溫度轉換的精度位數:R1R0=“00”,9位精度,*大轉換時間為93.75ms;R1R0=“01”,10位精度,*大轉換時間為187.5ms;R1R0=“10”,11位精度,*大轉換時間為375ms;R1R0=“11”,12位精度,*大轉換時間為750ms;未編程時默認為12位精度。
            高速暫存器是一個9字節的存儲器。開始兩個字節包含被測溫度的數字量信息;第3、4、5字節分別是TH、TL、配置寄存器的臨時拷貝,每一次上電復位時被刷新;第6、7、8字節未用,表現為全邏輯1;第9字節讀出的是前面所有8個字節的CRC碼,可用來保證通信正確。
          3DS18B20的工作時序
            DS18B20的一線工作協議流程是:初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數據傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序,如圖3(a)(b)(c)所示。
          4DS18B20與單片機的典型接口設計
              圖4以MCS-51系列單片機為例,畫出了DS18B20與微處理器的典型連接。圖4(a)中DS18B20采用寄生電源方式,其VDD和GND端均接地,圖4(b)中DS18B20采用外接電源方式,其VDD端用3V~5.5V電源供電。
              假設單片機系統所用的晶振頻率為12MHz,根據DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序,分別編寫了3個子程序:INIT為初始化子程序,WRITE為寫(命令或數據)子程序,READ為讀數據子程序,所有的數據讀寫均由*低位開始。
              DATEQUP1.0
              ……
              INIT:CLREA
              INI10:SETBDAT
              MOVR2,#200




          a)寄生電源工作方式
          (b)外接電源工作方式
          圖4DS18B20與微處理器的典型連接圖

          INI11:CLRDAT
          DJNZR2,INI11;主機發復位脈沖持續3μs×200=600μs
          SETBDAT;主機釋放總線,口線改為輸入
          MOVR2,#30
          IN12:DJNZR2,INI12;DS18B20等待2μs×30=60μs
          CLRC
          ORLC,DAT;DS18B20數據線變低(存在脈沖)嗎?
          JCINI10;DS18B20未準備好,重新初始化
          MOVR6,#80
          INI13:ORLC,DAT
          JCINI14;DS18B20數據線變高,初始化成功
          DJNZR6,INI13;數據線低電平可持續3μs×80=240μs
          SJMPINI10;初始化失敗,重來
          INI14:MOVR2,#240
          IN15:DJNZR2,INI15;DS18B20應答*少2μs×240=480μs
          RET
          ;------------------------
          WRITE:CLREA
          MOVR3,#8;循環8次,寫一個字節
          WR11:SETBDAT
          MOVR4,#8
          RRCA;寫入位從A中移到CY
          CLRDAT
          WR12:DJNZR4,WR12
          ;等待16μs
          MOVDAT,C;命令字按位依次送給DS18B20
          MOVR4,#20
          WR13:DJNZR4,WR13
          ;保證寫過程持續60μs
          DJNZR3,WR11
          ;未送完一個字節繼續
          SETBDAT
          RET
          ;------------------------
          READ:CLREA
          MOVR6,#8;循環8次,讀一個字節
          RD11:CLRDAT
          MOVR4,#4
          NOP;低電平持續2μs
          SETBDAT;口線設為輸入
          RD12:DJNZR4,RD12
          ;等待8μs
          MOVC,DAT
          ;主機按位依次讀入DS18B20的數據
          RRCA;讀取的數據移入A
          MOVR5,#30
          RD13:DJNZR5,RD13
          ;保證讀過程持續60μs
          DJNZR6,RD11
          ;讀完一個字節的數據,存入A中
          SETBDAT
          RET
          ;------------------------
                  主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟:初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DS18B20開始轉換,再讀出溫度轉換值。假設一線僅掛接一個芯片,使用默認的12位轉換精度,外接供電電源,可寫出完成一次轉換并讀取溫度值子程序GETWD。
              GETWD:LCALLINIT
              MOVA,#0CCH
              LCALLWRITE;發跳過ROM命令
              MOVA,#44H
              LCALLWRITE;發啟動轉換命令
              LCALLINIT
              MOVA,#0CCH;發跳過ROM命令
              LCALLWRITE
              MOVA,#0BEH;發讀存儲器命令
              LCALLWRITE
              LCALLREAD
              MOVWDLSB,A
              ;溫度值低位字節送WDLSB
              LCALLREAD
              MOVWDMSB,A
              ;溫度值高位字節送WDMSB
              RET
              ……
                  子程序GETWD讀取的溫度值高位字節送WDMSB單元,低位字節送WDLSB單元,再按照溫度值字節的表示格式及其符號位,經過簡單的變換即可得到實際溫度值。
                  如果一線上掛接多個DS18B20、采用寄生電源連接方式、需要進行轉換精度配置、高低限報警等,則子程序GETWD的編寫就要復雜一些,限于篇幅,這一部分不再詳述,請參閱相關內容。
                  我們已成功地將DS18B20應用于所開發的“家用采暖洗浴器”控制系統中,其轉換速度快,轉換精度高,與微處理器的接口簡單,給硬件設計工作帶來了極大的方便,能有效地降低成本,縮短開發周期。

           

           

           

          版權說明:本文章版權歸原作者所有,如有版權爭議請與我們聯系。

           

           

          下一篇: 暫無
          上一篇: DS18B20數字溫度計使用