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深圳市捷捷电子有限公司
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ds18b20温度传感器探头
二、参数介绍
种类：温度
材料：聚合物
材料物理性质、半导体
材料晶体结构：多晶
制作工艺：集成
输出信号：数字型
防护等级：IP68
灵敏度：3S
漂移：0.1%
DS18B20数字温度传感器
ds18b20温度传感器探头 说明
DS18B20数字温度传感器提供9-12位摄氏度温度测量数据，可编程非易失存储器设置温度监测的上限和下限，提供温度报警。DS18B20通过1-Wire®总线通信，只需要一条数据线 (和地线) 即可与处理器进行数据传输。器件可以工作在-55°C至+125°C范围，在-10°C至+85°C范围内测量精度为±0.5°C。此外，DS18B20还可以直接利用数据线供电 (寄生供电)，无需外部电源。
每个DS18B20具有*的64位序列号，从而允许多个DS18B20挂接在同一条1-Wire总线。可以方便地采用一个微处理器控制多个分布在较大区域的DS18B20。该功能非常适合HVAC环境控制、楼宇/大型设备/机器/过程监测与控制系统内部的温度测量等应用。
一、产品概述
由美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。采用严格的焊接及封装等工艺，提高了测量精度，延长了使用寿命。
二、参数介绍
工作电源电压（V）:DC 3～5V
测温分辨率（%）:+0.06%
工作温度范围（℃）:-50℃~ +125℃
测量数据传送方式: 9～12位数字量串行传送
输出线连接方式: 黑色：GND 黄色：DATA 红色：VDD+
三、产品应用
1、该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域轴瓦，
2、缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制
3、汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。
4、供热/制冷管道热量计量，*空调分户热能计量和工业领域测温和控制.
四、具体分部领域：温度传感器，温控典型应用场景，集成电路传感器，测温器，感温器，数字温度传感器，粮情测温，无线测温，智能冷藏柜，机房测温，实验室测温，咖啡机控制板，电吹风控制板，温度记录仪，智能温控器。
欢迎加工定制：
种类：温度
材料：聚合物
材料物理性质、半导体
材料晶体结构：多晶
制作工艺：集成
输出信号：数字型
防护等级：IP68
灵敏度：3S
漂移：0.1%
ds18b20温度传感器探头
五、 常见问题问答
DS18B20：原理框图
六、关键特性：
1、*的1-Wire®接口仅占用一个通信端口
2、内置温度传感器和EEPROM减少外部元件数量
3、测量温度范围：-55°C至+125°C (-67°F至+257°F)
4、-10°C至+85°C温度范围内测量精度为±0.5°C
5、9位至12位可编程分辨率
6、无需外部元件
7、寄生供电模式下只需要2个操作引脚(DQ和GND)
8、多点通信简化分布式温度测量
9、每个器件具有*的64位序列号，存储在器件ROM内
10、用户可灵活定义温度报警门限，通过报警搜索指令找到温度超出门限的器件
11、提供8引脚SO(150 mils)、8引脚μSOP、3引脚TO-92封装
型号:DS18B20+
产品种类: 数字可编程逻辑芯片
精度: +/- 0.5 C
电源电压-小: 3 V
电源电压-大: 5.5 V
接口类型: 单线
分辨率: 9-12 bit
大工作温度: + 125 ℃
封装: TO-92-3
工作电源电流: 1.5 mA
工厂包装数量: 2000
包装方式：袋装B
单位重量: 200mg
DS18B20封装结构图
DS18B20引脚定义：
(1)DQ为数字信号输入/输出端；
(2)GND为电源地；
(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
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三、DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。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。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，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在－55℃所对应的一个基数值。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的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，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，如此循环直到计数器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。图3中的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。
图3：DS18B20测温原理框图 |
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DS18B20有4个主要的数据部件：
（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
表1:DS18B20温度值格式表 |
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这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。
表2:DS18B20温度数据表 |
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（3）DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
（4）配置寄存器
该字节各位的意义如下：
表3：配置寄存器结构 | ||||||||
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低五位一直都是"1"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）
表4：温度分辨率设置表 | ||||||||||||||||||||
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四、 高速暂存存储器
高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表1所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表?2是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。
表5：DS18B20暂存寄存器分布 | ||||||||||||||||||||
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根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，当DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
表6：ROM指令表 | ||||||||||||||||||
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表6：RAM指令表 | |||||||||||||||||||||
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五、DS18B20的应用电路
DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。下面就是DS18B20几个不同应用方式下的测温电路图：
[1]、DS18B20寄生电源供电方式电路图
如下面图4所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。
*的寄生电源方式有三个好处：
1）进行远距离测温时，无需本地电源
2）可以在没有常规电源的条件下读取ROM
3）电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温
要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差*。
因此，图4电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。
注：站长曾经就此电路做过实验，在实验中，降低电源电压VCC，当低于4.5V时，测出的温度值比实际的温度高，误差较大。。。当电源电压降为4V时，温度误差有3℃之多，这就应该是因为寄生电源汲取能量不够造成的吧，因此，站长建议大家在开发测温系统时不要使用此电路。
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图4 |
[2]、DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图
改进的寄生电源供电方式如下面图5所示，为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在多10μS内把I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。
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图5 |
注意：在图4和图5寄生电源供电方式中，DS18B20的VDD引脚必须接地
[3]、DS18B20的外部电源供电方式
在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。注意：在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。
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图6：外部供电方式单点测温电路 |
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7：外部供电方式的多点测温电路图 |
外部电源供电方式是DS18B20的工作方式，工作稳定可靠，抗*力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。站长*大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。
六、DS1820使用中注意事项
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
1) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分采用汇编语言实现。
2) 在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
3) 连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
4) 在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。
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