自学AVR单片机十九（温度传感器DS18B20）

cfan2021

一、硬件电路

下面我们来看一下DS18B20的特点、结构和原理。
      DS18B20的特点：

单总线接口：DS18B20与单片机只需要一根I/O口线相连即可实现双向通信，在使用过程中不需要任何外围器件即可正常工作，这使得系统结构非常简单，同时也显著增加了系统的可靠性；DS18B20将测得的温度值以数字信号的方式在单总线上传输。可以通过编程实现9-12位（这里是指二进制数字的9-12位）的数字温度值；DS18B20获得9-12位温度数字的时间在93.75-750ms时间内；支持多点测温，可在但总线上并联多个DS18B20构成测温网络；工作电压范围在3.0-5.5V之间，具有负压特性，当电源极性接反时，DS18B20不会因发热而烧坏，但是这是不再能正常工作；可选择寄生电源供电方式，此时DS18B20可以不接外部电源，采用寄生电源供电方式的时候，DS18B20的电源端要连接到系统的地线上。

      DS18B20的结构
     DS18B20主要有64位ROM、温度传感器、内部存储器和配置寄存器四部分组成，其中内部存储器包括一个易失性数据存储器RAM和一个非易失性的电可擦除EEPROM。下面分别介绍：

64位ROM。即64位序列号，每个DS18B20在出厂前都被光刻了一个唯一的序列号，这样就可以实现一根总线上连接多个DS18B20。64位光刻ROM的排列顺序是：开始8位是产品类型号，接下来的48位是该DS18B20得序列号，最后8位是前面56位数据的crc校验码；温度传感器。温度传感器完成温度测量，并将测量后的结果存放在内部存储器的两个8位的温度寄存器中。温度寄存器定义如下图。温度寄存器占用两个字节，分别存放温度数据的高位和低位。其中温度寄存器高位的前5位存放温度的符号位，温度为正时，前5位为全0，温度为负时，前5位为全1；温度寄存器高位的后3位和温度寄存器低位的前4位存放温度的整数位；温度寄存器低位的后四位存放温度的小数位。当温度大于0时，温度值以二进制原码存放，温度小于0时，温度值以二进制补码形式存放。当温度转换位数为12位时，温度的精度为0.0625度。温度转换位数为9位时，精度为0.5度。

• 对于温度的计算，以12位转换位数为例，当温度为正时，只要将测得的数值乘以0.0625即可得到实际温度；如果温度为负（小于0），那么测得的数值需要取反加1，然后再乘以0.0625才能得到实际的温度值。
          DS18B20内部存储器
         DS18B20内部存储器包括一个RAM和一个EEPROM，RAM存放温度值、报警值、配置寄存器、CRC校验码等内容，掉电后这些内容将会丢失。EEPROM用来存放温度上下限的报警值和配置寄存器的内容，掉电后内容不会丢失。
        RAM由9个字节组成，其分配表见下图，第0和第1个字节存放温度传感器测得的温度值，第2个字节存放温度的高温报警值，第3个字节存放温度的低温报警值，第4个字节是配置寄存器，第5、6、7这三个字节保留，用户可以存储对自己有用的数据，第8个字节是前面8个字节的CRC校验码。配置寄存器的内容如下：其中R1和R0用来设置转换精度，设置方式如下EEPROM存储器的格式如下其内容是：前两个字节存放高温报警值和低温报警值，第三个字节存放配置寄存器的内容。
        这一节就先讲到这里，下一节我们来分析利用DS18B20实现温度采集 的控制流程以及程序实现