7数字温度计.ppt

基础篇
项目7 DS18B20工作原理

介绍数字温度传感器DS18B20的工作原理,了解其内部结构及相关寄存器的使用方法。

数字温度传感器DS18B20作为温度检测元件,硬件电路简单,节省系统成本并提高了系统可靠性。
DS18B20主要具有以下特点:
(1)采用单总线(1-wirebus)通信方式,仅需一条口线即可实现与单片机进行数据传输;
(2)具有3引脚小体积封装方式,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内;
(3)测温范围为-550C~+1250C;
(4)~;
(5)可编程为9~12位数字量输出(自带模数转换ADC);
(6)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温;
(7)在每个DS18B20器件都有独一无二的序列号。
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表7-1 DS18B20详细引脚功能描述
三. DS18B20内部结构

DS18B20为三引脚元件,外形同普通三极管,见右图,引脚功能详见表。
序号
名称
引脚功能描述
1
GND
电源地
2
DQ
为数据(数字信号)输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源;
3
VDD
为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时此引脚必须接地)
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(1)64位ROM的位结构如下表所示。开始8位为产品类型编号,接着是每个器件的惟一序号,共有48位,最后8位是前面56位的CRC验证码。非易失性温度报警触发器TH与TL,可通过软件写入报警上下限。
8位检验CRC
48位序列号
8位工厂代码(10H)
MSB LSB MSB LSB MSB LSB

DS18B20主要由64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、及配置寄存器等组成。
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(2)9字节高速缓存存储器,结构如表7-2所示。
寄存器内容
字节地址
温度LSB
0
温度MSB
1
TH用户字节1
2
TL用户字节2
3
配置寄存器
4
保留
5
保留
6
保留
7
表7-2 高速缓存存储器结构
第1、第2字节为所测温度信息;第3、第4字节为TH与TL的考贝,是易失性的,上电复位时被刷新;第5字节为配置寄存器,用于确定温度值的数字分辩率。该字节低5位始终为1,各位具体定义如下:
TM
R1
R0
1
1
1
1
1
TM: 测试模式位,该位已被设置为0
R1、R0:分辩率设置位,即温度转换的精度位数
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R1
R0
分辩率/位
温度最大转换时间/ms
步进单位
0
0
9

℃/LSB
0
0
10

5℃/LSB
1
0
11
375
5℃/LSB
1
1
12
750
5℃/LSB
表7-3 DS18B20分辩率设置
DS18B20温度转换时间与分辩率有关,分辩率愈高,转换时间愈长。
高速缓存第6、7、8字节保留未用;第9字节读出前面所有8字节的CRC码,用来校验通信数据的正确性。
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(3)温度数据值格式。DS18B20接收到温度转换命令后,启动温度转换,并将转换后的温度值以16位带符号二进制补码形式存储在高速缓存存储器的每1、2字节. 单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后, 5℃/LSB形式表示。
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
LS 字节
S
S
S
S
S
26
25
24
其中“S”为符号标志位:当符号位S=0时,表示测得温度值为正,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,表示测得温度值为负,先将补码变换为原码,再计算十进制值。表7-4为部分温度值与二进制温度数据的对应关系。
MS 字节
图7-3 温度数据值格式
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表7-4 DS