数字温度传感器DS18B20的原理与应用是怎么样的

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。r r t r r tDS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位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。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。r r t r r tROM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，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。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。 《数字温度传感器DS18B20的原理与应用》 DS18B20是由DALLAS公司研发的一款高效能、低功耗的数字温度传感器，它在温度监测领域有着广泛的应用。这款传感器的独特之处在于它采用一线式通信协议，仅需一根数据线即可与微处理器进行双向数据交换，大大简化了硬件设计，降低了系统复杂性。 DS18B20的测量范围非常宽泛，可以从-55℃到+125℃，并且具备可编程的A/D转换精度，最高可达12位，这意味着它的测温分辨率可以达到0.0625℃，确保了高精度的温度测量。传感器的输出数据是16位符号扩展的二进制补码形式，能够清晰地表示温度的正负和具体数值。在硬件设计上，DS18B20拥有3个引脚的TO-92封装，方便安装和集成。其电源供给有两种模式，一是外部供电，二是寄生电源，后者通过数据线获取能量，这使得在远程部署和多传感器系统中节省了大量的电源线和逻辑电路。此外，多个DS18B20可以并联在同一条线上，通过唯一的64位ROM序列号区分不同的传感器，这个序列号在生产过程中就已经确定且各不相同，确保了地址的唯一性，实现了多传感器的高效管理。 DS18B20内部主要包括四个部分：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL以及配置寄存器。ROM中的64位序列号作为地址，通过CRC校验确保数据的准确性。温度传感器负责实时监测环境温度，并将数据转化为数字量。TH和TL触发器允许用户设置温度阈值，当温度超过设定范围时，传感器会发送报警信号。配置寄存器则可以设置温度转换的精度，根据需要在9位到12位之间选择，不同的精度对应不同的转换时间。在工作时序方面，DS18B20遵循特定的初始化、写入和读取流程。初始化时序用于复位传感器，写时序用于向传感器发送命令或数据，而读时序则是从传感器获取信息。这些时序对于正确通信至关重要。在实际应用中，DS18B20通常与微处理器如MCS-51系列进行接口设计，根据DS18B20的工作模式（寄生电源或外接电源），合理连接电源和数据线，并编写相应的初始化、写入和读取子程序来实现与微处理器的通信。 DS18B20凭借其独特的设计和优异的性能，成为了一款理想的远距离多点温度检测解决方案。其易于集成、高精度和灵活的电源选项使其在各种环境监控、工业自动化、智能家居等领域都有广泛应用。