DS18B20 的使用方法是什么

DS18B20是DALLAS公司推出的單總線(xiàn)溫度傳感器，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于溫度監(jiān)控等單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號(hào)，具有體積小，硬件開(kāi)銷(xiāo)低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線(xiàn)方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。

主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀(guān)。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。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(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

1.DS18B20的引腳及性能指標(biāo)DS18B20有3個(gè)引腳，分別是：

1)GND(引腳1)，接地引腳。

2)DQ(引腳12)，單總線(xiàn)的數(shù)據(jù)輸入/輸出和時(shí)鐘信號(hào)引腳。

3)VDD(引腳3)，接外部電源(電壓范圍為+3~+5.5V)的引腳，若采用寄生電源方式供電，則該引腳應(yīng)接地。

DS18B20的主要性能指標(biāo)有：

1)可測(cè)溫度的范圍為-55~+125℃。

2)溫度分辨率可以配置為9~12位，在12位時(shí)的單次轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms。3)溫度測(cè)量在-10~+85℃時(shí)，測(cè)量精度為±0.5℃。

4)可以設(shè)置溫度的上、下限報(bào)警值，并存在其內(nèi)部的非易失存儲(chǔ)器中。5)能夠識(shí)別產(chǎn)生溫度報(bào)警的器件。

2.DS18B20的操作指令

在單總線(xiàn)通信中，主機(jī)首先選擇與之通信的DS18B20，然后通過(guò)給DS18B20發(fā)操作命令來(lái)控制其工作。DS18B20的所有操作命令均以8位二進(jìn)制數(shù)表示，見(jiàn)表6-3由表6-3可知，ROM命令主要用于DS18B20的定位(如確定總線(xiàn)上哪一個(gè)DS18B20出現(xiàn)了報(bào)警)，而存儲(chǔ)控制命令主要用于控制溫度轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)等。

表6-3 DS18B20的ROM命令

(1)DS18B20的ROM序列號(hào)

ROM序列號(hào)是每個(gè)單總線(xiàn)接口器件都有的唯一的編號(hào)，共64位，其中，最后8位是廠(chǎng)家號(hào)(Family Code)，DS18B20的廠(chǎng)家號(hào)是10H;中間48位是序列號(hào)(Serial Number);最高8位是CRC冗余檢驗(yàn)碼(CRC Code)。

(2)DS18B20內(nèi)部的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)資源由高速暫存器和EEPROM構(gòu)成，如圖6-22所示。其中，暫存器的第4個(gè)字節(jié)是配置寄存器(見(jiàn)表6-4)，其第6位和第5位用于設(shè)置溫度傳感器的位數(shù)(即分辨率)。

圖6-22 DS18B20的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

表6-4 DS18B20的配置寄存器

DS18B20的默認(rèn)分辨率為12位。溫度值的低字節(jié)和高字節(jié)分別存放于暫存器的字節(jié)0和字節(jié)1。另外，DS18B20可以采集正、負(fù)溫度，因此溫度以補(bǔ)碼形式存放。采用12位分辨率時(shí)的溫度存放格式見(jiàn)表6-5，其中：

1)字母“S”代表溫度的符號(hào)位，這些位為1時(shí)，溫度為負(fù)數(shù)，否則為正數(shù)。

2)表格中的數(shù)字為對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位的權(quán)重。其中低字節(jié)的bit3~bit0是二進(jìn)制小數(shù)位，其余位是整數(shù)位。例如，若溫度數(shù)據(jù)為0FE6FH(1111 1110 0110 1111B)，則溫度值為-25.0625=-1×2¹¹+1×2¹⁰+1×2⁹+1×2⁸+1×2⁷+1×2⁶+1×2⁵+0×2⁴+0×2³+1×2²+1×2¹+0×2⁰+1×2?1+1×2?2+1×2?3+1×2?4。在DS18B20復(fù)位時(shí)，暫存器字節(jié)0和字節(jié)1的值分別是50H和05H，則溫度值為85℃。

表6-5溫度存放格式

3.DS18B20的使用方法

若DS18B20采用其默認(rèn)配置(12位的溫度分辨率)，并假設(shè)總線(xiàn)上只存在一個(gè)DS18B20，則DS18B20的使用步驟如下：

1)檢測(cè)DS18B20是否存在(在線(xiàn))，若存在則進(jìn)入下一步操作，否則不能進(jìn)行通信。2)向DS18B20發(fā)送命令0CCH，即跳過(guò)ROM匹配環(huán)節(jié)。

3)向DS18B20發(fā)送命令44H，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。

4)向DS18B20發(fā)送命令0BEH，準(zhǔn)備讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

5)連續(xù)從DS18B20的暫存器讀取9個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，其中第0個(gè)和第1個(gè)字節(jié)分別為溫度的低字節(jié)和高字節(jié)。

DS1820使用中注意事項(xiàng)

DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：

1、較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

2、在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線(xiàn)上所掛DS1820數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以?huà)烊我舛鄠€(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線(xiàn)上所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。

3、連接DS1820的總線(xiàn)電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線(xiàn)電纜改為雙絞線(xiàn)帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線(xiàn)帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線(xiàn)分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線(xiàn)分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。

4、在DS1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線(xiàn)，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。測(cè)溫電纜線(xiàn)建議采用屏蔽4芯雙絞線(xiàn)，其中一對(duì)線(xiàn)接地線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)，另一組接VCC和地線(xiàn)，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。