DS18b20溫度傳感器如何測(cè)量溫度?（操作方法和電路）

　　DS18B20 是美國(guó)DALLAS 半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms 和750 ms 內(nèi)完成9 位和12 位的數(shù)字量，并且從DS18B20 讀出的信息或?qū)懭隓S18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口） 讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換給用戶時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820 有了很大的改進(jìn)，帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。

　　DS18B20測(cè)溫工作原理：

　　溫度傳感器DS18B20中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定。

　　每次測(cè)量前，首先將-55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。

　　DS18B20的核心功能是直接溫度-數(shù)字測(cè)量。其溫度轉(zhuǎn)換可由用戶自定義為9、10、11、12位精度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃分辨率。值得注意的是，上電默認(rèn)為12位轉(zhuǎn)換精度。DS18B20上電后工作在低功耗閑置狀態(tài)下。主設(shè)備必須向DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令［44h］才能開始溫度轉(zhuǎn)換。溫度轉(zhuǎn)換后，溫度轉(zhuǎn)換的值將會(huì)保存在暫存存儲(chǔ)器的溫度寄存器中，并且DS18B20將會(huì)恢復(fù)到閑置狀態(tài)。如果DS18B20是由外部供電，當(dāng)發(fā)送完溫度轉(zhuǎn)換命令［44h］后，主設(shè)備可以執(zhí)行“讀數(shù)據(jù)時(shí)序”。若此時(shí)溫度轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行DS18B20將會(huì)響應(yīng)“0”，若溫度轉(zhuǎn)換完成則會(huì)響應(yīng)“1”。如果DS18B20是由“寄生電源”供電，該響應(yīng)的技術(shù)將不能使用，因?yàn)樵谡麄€(gè)溫度轉(zhuǎn)換期間，總線必須強(qiáng)制拉高。

　　DS18B20的溫度輸出數(shù)據(jù)時(shí)在攝氏度下校準(zhǔn)的；若是在華氏度下應(yīng)用的話，可以用查表法或者常規(guī)的數(shù)據(jù)換算。溫度數(shù)據(jù)以一個(gè)16位標(biāo)志擴(kuò)展二進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)的形式存儲(chǔ)在溫度寄存器中（詳見圖2）。符號(hào)標(biāo)志位（S ）溫度的正負(fù)極性：正數(shù)則S=0，負(fù)數(shù)則S=1。如果DS18B20被定義為12位的轉(zhuǎn)換精度，溫度寄存器中的所有位都將包含有效數(shù)據(jù)。若為11位轉(zhuǎn)換精度，則bit 0為未。

　　DS18B20工作過程

　　DS18B20控制方法（DS18B20有六條控制命令）：

　　溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換

　　讀暫存器 BEH 讀暫存器9位二進(jìn)制數(shù)字

　　寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)

　　復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中

　　重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)

　　讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU

　　Void delay_18B20（us）

　　{

　　While（us--）;

　　}

　　1. 初始化

　?。?） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。

　?。?） 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）

　?。?） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。

　　（4） 延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。

　?。?） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。

　?。?） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60微妙時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。

　?。?） 若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480微秒。

　?。?） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。

　　void ds1820rset（） //ds1820復(fù)位

　　{

　　DQ = 1; //DQ復(fù)位

　　delay_18B20（4）; //延時(shí)

　　DQ = 0; //DQ拉低

　　delay_18B20（100）; //精確延時(shí)大于480us

　　DQ = 1; //拉高

　　delay_18B20（40）;

　　}

　　2. 寫數(shù)據(jù)操作

　?。?） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。

　?。?） 延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。

　?。?） 按從高位到低位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。D7到D0的次序

　?。?） 延時(shí)時(shí)間為45微秒。

　?。?） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。

　?。?） 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。

　?。?） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。

　　void ds1820wrdata（uchar wdata） /*寫數(shù)據(jù)*/

　　{

　　unsigned char I，temp=0x00;

　　for （i=8;i》0;i--）

　　{ DQ=0;

　　delay_18B20（15）

　　temp=1《《i-1;

　　DQ=wdata&temp;

　　delay_18B20（45）;

　　DQ=1;

　　}

　　}

　　3. 讀數(shù)據(jù)操作

　?。?）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。

　?。?）延時(shí)2微秒。

　?。?）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。

　?。?）延時(shí)3微秒。

　?。?）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。

　?。?）延時(shí)5微秒。

　?。?）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

　?。?）延時(shí)60微秒。

　　讀一位二進(jìn)制數(shù)

　　bit ds_read_bit（void）

　　{

　　bit dat;

　　DQ=0;

　　delay_18B20（2）;

　　DQ=1;

　　delay_18B20（3）;

　　dat=DQ;

　　delay_18B20（100）;

　　return（dat）;

　　}

　　讀一個(gè)字節(jié)，8位二進(jìn)制數(shù)

　　uchar ds1820readdata（） //讀數(shù)據(jù)

　　{

　　unsiged char i，j，value=0;

　　for（i=0;i《8;i++）

　　{

　　j=ds_read_bit（）;

　　value |=j《《7-i;

　　}

　　return（value）;

　　}

DS18b20測(cè)量溫度電路圖

?

　　上圖是MC430F14板上的DS18B20電路圖

　　DS18B20應(yīng)用電路 Ds1820_Bus = 0; //產(chǎn)生下降沿，進(jìn)入寫時(shí)序（15us內(nèi)送上數(shù)據(jù)）

　　Ds1820_Bus = data_1820&0x01; //從低位開始送數(shù)

　　Delay_X15us（3）;//延時(shí)45us，保證18b20采樣到數(shù)據(jù)

　　Ds1820_Bus = 1; //拉高電平完成送數(shù)

　　Delay_X15us（1）;//連續(xù)送數(shù)要間隔至少1us（這里15us）

　　data_1820》》=1;//移位

基于STM32F103CB的DS18B20溫控系統(tǒng)

　　STM32F103CB微處理器模塊是整個(gè)溫控系統(tǒng)的核心模塊，主要功能是實(shí)時(shí)處理數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集到的溫度信息，并將得到的溫度信息值與模糊PID控制器設(shè)定控制輸出曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比得出需要輸出的控制信號(hào)量;產(chǎn)生輸出控制PWM波信號(hào)和通過232通訊傳輸給上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示。