数字式温度计DS18B20的特性及应用

    摘要：DS18B20是美国DALLAS公司生产的可完全替代DS1820的全新型单线数字式温度计。文中介绍了DS18B20的性能结构和与DS1820比较所具有的不同特点，说明了DS18B20的使用要求。给出了DS18B20与单片机成成的测温系统的应用电路和检测流程。

    关键词：单线器件 数字式温度仪 DS18B20

1 引言

DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线式数字式温度计芯片，它具有结构简单，不需外接元件，采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据、并可由用户设置温度报警界限等特点，可广泛用于食品库、冷库、粮库等需要控制温度的地方。DS18B20是DS1820的改进型产品，但该产品具有比DS1820更好的性能，目前，该产品已成为DS1820的替代品而在温控系统中得到广泛的应用。

2 DS18B20性能特点

与DALLAS公司生产的DS1820相比，DS18B20具有如下特点：

●在-10℃～+85℃范围内，DS18B20具有±0.5℃的精度。因而DS18B20在和DS1820的测温精度相同时，具有更宽广的温度范围。

●分辨率为9～12位（包括1位符号位），并可由编程决定具体位数；

●DS18B20的转换时间与设定的分辨率有关，当设定为9位时，最大转换时间为93.75ms；10位时的转换时间为187.5ms；11位时为375ms；12位时为750ms；

●电源电压范围为3.0V～5.5V；

●内含程序设置寄存器，可用来设置分辨率位数，该寄存器是DS1820所没有的。其格式为：

TM

R1

R0

1

1

1

1

1

其中，TM为测试模式位，为1表示测试模式，为0表示工作模式，出厂时该位设为0，且不可改变。R1和R0的设置组合与温度分辨率有关，具体关系见表1。

表1 温度分辨率的设置

R1	R2	分辨率的设置组合
0	0	9位
0	1	10位
1	0	11位
1	1	12信

●片内带有64位激光ROM：从高位算起，该ROM有一个字节的CRC校验码，6个字节的产品序号和一个字节的家庭代码。对于家庭代码，DS1820是10H，DS18B20是28H。

●内含温度数据寄存器：该寄存器由两个字节组成，实际上DS18B20中寄存器的字节定义或温度值与DS1820不一样，DS1820的分辨率为0.5℃，而DS18B20的12位分辨率为2～4℃。

3 DS18B20的应用

DS18B20采用3脚TO-92封装或8脚SOIC封装。图1是其采用8脚SOIC封装的引脚排列图。其中GND接地；VDD为电源端；DQ是数据输入/输出端；其余为空脚。

DS18B20的供电方式有两种：一种为寄生电源，另一种为外加电源。

    同DS1820一样，用户也可通过1线端口对DS18B20进行操作，其步骤为：

复位→ROM功能命令→存储器功能命令→执行/数据→

DSB1820的ROM命令有5个，存储器命令有6个，这些命令字和功能同DS1820完全一样。命令的执行都是由复位、多个读时隙或/和写时隙基本时序单元组成。因此，只要将复位、读时隙、写时隙的时序了解清楚，使用DS18B20就比较容易了。

    3.1 复位

使用DS18B20时，首先需将其复位，然后才能执行其它命令。复位时，主机将数据线激发为低电平并保持480μs～960μs，然后释放数据线，再由上拉电阻将数据线拉升15～60μs。然后再由DS18B20发出响应信号，以将数据线激发成低电平60～240μs，这样，就完成了复位操作。其复位时序如图2所示。

3.2 写时隙

在主机对DS18B20写数据（主机对DS18B20发送各种命令）时，先将数据线激发为低电平，该低电闰应大于1μs。然后根据写“1”或写“0”来使数据线变高或继续为低。DS18B20将在数据线变成低电平后15μs～60μs对数据线进行采样。要求写入DS18B20的数据持续时间应大于60μs而小于120μs，两次写数据之间的时间间隔应大于1μs。写时隙的时序如图3所示。

3.3 读时隙

当主机从DS18B20读数据时，主机先数据线激发出低电平，然后释放，以使数据线再升为高电平。DS18B20在数据线从高电平变为低电平的15μs内将数据送到数据线上。主机可在15μs后读取数据线以获得数据。其时序图如图4所示。

4 基于DS18B20的温度检测系统