文档介绍：温度传感器
集成单片温度传感器——DS18B20
性能特点
独特的单线接口
通过并联可实现多点组网功能;
无需外部器件
~;
零待机功耗
温度以9或12位数字量读出
用户可定义的非易失性温度报警设置
报警搜索命令识别并标志超过程序限
定温度的器件
负电压特性,电源极性接反时,温度
计不会烧毁
I/O
VDD
64位ROM的位结构如下图所示。
DS18B20的内部结构
前两个字节包含测得的温度信息。
第3和第4字节是TH和TL的拷贝,
是易失的,每次上电复位时被刷
新。第5字节为配置寄存器,其内
容用于确定温度值的数字转换分辨
率。DS18B20工作时按此寄存器中
的分辨率将温度转换为相应精度的
数值。第6、7、8字节保留未用,
为全逻辑1。第9字节读出前面8个
字节的CRC码,用来检验数据,从
而保证通信数据的正确性。
高速暂存RAM的9字节信息
TM是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式还是在测试
模式。出厂时该位被设置为0,用户不用改动,R1和R0决定温
度转换的精度位数,即用来设置分辨率,定义方法如下:
R1
R0
分辨率/位
温度最大转换时间/ms
0
0
9
0
1
10
1
0
11
375
1
1
12
750
配置寄存器的字节定义及分辨率的设置规定
当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。转换完成
后的温度值以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂
存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据
,读数据时低位在前,高位在后, /LSB形
式表示。温度值格式如下:
LS字节
S
S
S
S
S
MS字节
当符号位S=0时,表示测得的温度值为正值,可以直接将二
进制数转换为十进制数,当符号位S=1时,表示测得的温度
值为负值,要先将补码变成原码,再计算其对应的十进制数。
转换温度后的数据值格式
温度/
二进制表示
十六进制表示
+125
00000111 11010000
07D0H
+85
00000101 01010000
0550H
+
00000001 10010001
0191H
+
00000000 10100010
00A2H
+
00000000 00001000
0008H
0
00000000 00000000
0000H
-
11111111 11111000
FFF8H
-
11111111 01011110
FF5EH
-
11111110 01101111
FE6FH
-55
11111100 10010000
FC90H
DS18B20温度与测得二进制数值对应表
DS18B20测温原理
上图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振的振荡频率随温度变化明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置为—55摄氏度时对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的计数值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置值将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直至计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。
DS18B20测温原理
DS18B20的主要ROM命令
(1)Read ROM[33H]
(2)Match ROM[55H]
(3)Skip ROM[ 0CCH]
(4)Seach ROM[0F0H]
(5)Alarm Search[0ECH]
(6)Write Scratchpad[ 4EH]
(7)Read Scratchpad[0BEH]
(8)Copy Scratchpad[48H]
(9)Convert T[ 44H]
(10)Recall E2[0B8H]
(11)Read Power Supply[0B4H]
温度数据的计算处理方法
转换完毕的温度数据存放在LS字节和MS字节,MS字节的低半字节和LS字节的高半字节合成一个字节,化成十进制后为温度的整数部分。
LS字节的低半字节化成十进制后,就是温度的小数部分。
采用1位数码管来显示小数,,小数部分二进制和十进制的近似对应关系如下:
小数二进制值
0
1
2
3
4