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          DS18B20溫度傳感器
          來源: | 作者:嘉智捷 | 發布時間: 2021-01-05 | 939 次瀏覽 | 分享到:

          DS-18B20 數字溫度傳感器,該產品采用美國DALLAS公司生產的 DS18B20可組網數字溫度傳感器芯片封裝而成,具有耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。

          中文名
          測溫范圍
          -55℃~+125℃
          工作電源
          3~5V/DC
          應用范圍
          冷凍庫、糧倉、儲罐等

          1

          技術性能描述

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

          1.2 測溫范圍 -55℃~+125℃,固有測溫分辨率0.5℃。

          1.3

          1.4 工作電源: 3~5V/DC

          1.5 在使用中不需要任何外圍元件

          1.6 測量結果以9~12位數字量方式串行傳送

          1.7 不銹鋼保護管直徑 Φ6

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

          1.9 標準安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選

          1.10 PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設備連接。

          2應用范圍

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

          2.2  軸瓦,缸體,紡機,空調,等狹小空間工業設備測溫和控制。

          2.3  汽車空調、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。

          2.5  供熱/制冷管道熱量計量,中央空調分戶熱能計量和工業領域測溫和控制

          3特點

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          獨特的一線接口,只需要一條口線通信 多點能力,簡化了分布式溫度傳感應用 無需外部元件 可用數據總線供電,電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當于是-67 ° F到257華氏度-10 ° C至+85 ° C范圍內精度為±0.5 ° C

          溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位 溫度轉換為12位數字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 應用范圍包括恒溫控制,工業系統,消費電子產品溫度計,或任何熱敏感系統

          描述該DS18B20數字溫度計提供9至12位(可編程設備溫度讀數。信息被發送到/從DS18B20 通過1線接口,所以中央微處理器與DS18B20只有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉換可以從數據線本身獲得能量,不需要外接電源。 因為每一個DS18B20的包含一個獨特的序號,多個ds18b20s可以同時存在于一條總線。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。它的用途很多,包括空調環境控制,感測建筑物內溫設備或機器,并進行過程監測和控制。

          概況框圖圖1顯示的主要組成部分DS18B20的。DS18B20內部結構主要由四部分組成:64位光刻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。該裝置信號線高的時候,內部電容器 儲存能量通由1線通信線路給片子供電,而且在低電平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。

          DS18B20采用一線通信接口。因為一線通信接口,必須在先完成ROM設定,否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一: 1 )讀ROM, 2 )ROM匹配, 3 )搜索ROM, 4 )跳過ROM, 5 )報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號,可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件,同時,總線也可以知道總線上掛有有多少,什么樣的設備。

          若指令成功地使DS18B20完成溫度測量,數據存儲在DS18B20的存儲器。一個控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結果將被放置在DS18B20內存中,并可以讓閱讀發出記憶功能的指揮,閱讀內容的片上存儲器。溫度報警觸發器TH和TL都有一字節EEPROM 的數據。如果DS18B20不使用報警檢查指令,這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節以理想的解決溫度數字轉換。寫TH,TL指令以及配置字節利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有的數據都讀,寫都是從最低位開始。

          DS18B20有4個主要的數據部件:

          (1)光刻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。64位光刻ROM的排列是:開始8位(28H)是產品類型標號,接著的48位是該DS18B20自身的序列號,最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻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。

          (2) DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量,以12位轉化為例: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。

          DS18B20內部結構主要由四部分組成:64位光刻ROM,溫度傳感器,溫度報警觸發器TH和TL,配置寄存器。

          3.1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,以及一個配置寄存器。存儲器能完整的確定一線端口的通訊,數字開始用寫寄存器的命令寫進寄存器,接著也可以用讀寄存器的命令來確認這些數字。當確認以后就可以用復制寄存器的命令來將這些數字轉移到可電擦除RAM中。當修改過寄存器中的數時,這個過程能確保數字的完整性。

          高速暫存器RAM是由8個字節的存儲器組成;第一和第二個字節是溫度的顯示位。第三和第四個字節是復制TH和TL,同時第三和第四個字節的數字可以更新;第五個字節是復制配置寄存器,同時第五個字節的數字可以更新;六、七、八三個字節是計算機自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個字節,這個字節是對前面的八個字節進行校驗。

          3.2  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,最后的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。

          3.3 DS18B20外部電源的連接方式

          DS18B20可以使用外部電源VDD,也可以使用內部的寄生電源。當VDD端口接3.0V—5.5V的電壓時是使用外部電源;當VDD端口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。

          3.4 DS18B20溫度處理過程

          3.4.1配置寄存器

          配置寄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,四種配置的分辨率分別為0.5℃,0.25℃,0.125℃和0.0625℃,出廠時以配置為12位。

          3.4.2 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,所以把后11位的2進制轉化為10進制后在乘以0.0625便為所測的溫度,還需要判斷正負。前5個數字為符號位,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。16位數字擺放是從低位到高位。

          3.4.3.DS18B20控制方法

          DS18B20有六條控制命令,如表4.1所示:

          表4.1 為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個字節內容

          寫暫存器 4EH 將數據寫入暫存器的TH、TL字節

          復制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節寫到E2RAM中

          重新調E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節寫到暫存器TH、TL字節

          讀電源供電方式 B4H 啟動DS18B20發送電源供電方式的信號給主CPU

          3.4.4 DS18B20的初始化。

          (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,但是盡可能的短一點)

          (3) 數據線拉到低電平“0”。

          (4) 延時750微秒(該時間的時間范圍可以從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毫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,不然會使程序進入死循環,所以要進行超時控制)。

          (7) 若CPU讀到了數據線上的低電平“0”后,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”后結束。

          3.4.5 DS18B20的寫操作

          (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發送字節(一次只發送一位)。

          (4) 延時時間為45微秒。

          (5) 將數據線拉到高電平。

          (6) 重復上(1)到(6)的操作直到所有的字節全部發送完為止。

          (7) 最后將數據線拉高。

          3.4.6 DS18B20的讀操作

          (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15微秒。

          (5)將數據線拉高“1”。

          (6)延時15微秒。

          (7)讀數據線的狀態得到1個狀態位,并進行數據處理。

          (8)延時30微秒。

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