1．DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)

　?。?）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。

　?。?）、在DS18B20中的每個(gè)器件上都有的序列號(hào)。

　　（3）、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。

　?。?）、測量溫度范圍在－55。C到＋125。C之間。

　　（5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。

　?。?）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。

2．DS18B20的引腳介紹

　　TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見圖1，其引腳功能描述見表1。

（底視圖）圖1

　　表1DS18B20詳細(xì)引腳功能描述序號(hào)名稱引腳功能描述

1GND地信號(hào)

2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。

3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。

3．DS18B20的使用方法

　　由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。
　　由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。

DS18B20的復(fù)位時(shí)序

DS18B20的讀時(shí)序

　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。

　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15微秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。

DS18B20的寫時(shí)序

　　對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。

　　對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。

4、DS18B20的接線說明

　　特點(diǎn) 獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信 多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用 無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃ 。華氏相當(dāng)于是-67 ° F到257華氏度 -10 ° C至+85 ° C范圍內(nèi)為±0.5 ° C
　　溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位 溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng)
　　描述該DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到/從DS18B20 通過1線接口，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線連接。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)ds18b20s可以同時(shí)存在于一條總線。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過程監(jiān)測和控制。
　　8引腳封裝 TO-92封裝 用途 描述
　　5 1 接地 接地
　　4 2 數(shù)字 信號(hào)輸入輸出，一線輸出：源極開路
　　3 3 電源 可選電源管腳。見"寄生功率"一節(jié)細(xì)節(jié)方面。電源必須接地，為行動(dòng)中，寄生蟲功率模式。
　　不在本表中所有管腳不須接線 。
　　概況框圖圖1顯示的主要組成部分DS18B20的。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器 儲(chǔ)存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。
　　DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過ROM， 5 ）報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒有一個(gè)器件的64位光刻ROM序列號(hào)，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。
　　若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從位開始。
　　DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：
　?。?）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。
　?。?） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。
　　表1 DS18B20溫度值格式表
　　4.3.1
　　DS18B20的管腳排列如圖4.4所示。
　　圖4.4DS18B20的管腳排列如圖
　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,配置寄存器。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4.5所示。
　　圖4.5 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
　　4.3.2存儲(chǔ)器
　　DS18B20的存儲(chǔ)器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個(gè)配置寄存器。存儲(chǔ)器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除RAM中。當(dāng)修改過寄存器中的數(shù)時(shí)，這個(gè)過程能確保數(shù)字的完整性。
　　高速暫存器RAM是由8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成；和第二個(gè)字節(jié)是溫度的顯示位。第三和第四個(gè)字節(jié)是復(fù)制TH和TL，同時(shí)第三和第四個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；第五個(gè)字節(jié)是復(fù)制配置寄存器，同時(shí)第五個(gè)字節(jié)的數(shù)字可以更新；六、七、八三個(gè)字節(jié)是計(jì)算機(jī)自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)是對(duì)前面的八個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖如圖4.6所示。
　　圖4.6 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖
　　4.3.3 64-位光刻ROM
　　64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代碼，接下來的48位為連續(xù)的數(shù)字代碼，的8位是對(duì)前56位的CRC校驗(yàn)。64-位的光刻ROM又包括5個(gè)ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報(bào)警查找。64-位光刻ROM的結(jié)構(gòu)圖如圖4.7所示。
　　圖4.7位64-位光刻ROM的結(jié)構(gòu)圖
　　4.3.4 DS18B20外部電源的連接方式
　　DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源。當(dāng)VDD端口接3.0V—5.5V的電壓時(shí)是使用外部電源；當(dāng)VDD端口接地時(shí)使用了內(nèi)部的寄生電源。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。 連接圖如圖4.8、圖4.9所示。
　　圖4.8 使用寄生電源的連接圖
　　圖4.9外接電源的連接圖
　　4.3.4 DS18B20溫度處理過程
　　4.3.4.1配置寄存器
　　配置寄存器是配置不同的位數(shù)來確定溫度和數(shù)字的轉(zhuǎn)化。配置寄存器的結(jié)構(gòu)圖如圖4.10所示。
　　圖4.10 配置寄存器的結(jié)構(gòu)圖
　　由圖4.9可以知道R1，R0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉(zhuǎn)化位所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化時(shí)間，四種配置的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出廠時(shí)以配置為12位。溫度的決定配置圖如圖8所示。
　　圖4.11 溫度的決定配置圖
　　4.3.4.2 溫度的讀取
　　DS18B20在出廠時(shí)以配置為12位，讀取溫度時(shí)共讀取16位，所以把后11位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制后在乘以0.0625便為所測的溫度，還需要判斷正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。16位數(shù)字?jǐn)[放是從低位到高位，溫度的關(guān)系圖如圖4.12所示。
　　圖4.12為溫度的關(guān)系圖
　　4.3.4.3．DS18B20控制方法
　　DS18B20有六條控制命令，如表4.1所示：
　　表4.1 為DS18B20有六條控制命令
　　指 令 約定代碼 操 作 說 明
　　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
　　4.3.4.4 DS18B20的初始化
　　（1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。
　　（2） 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)）
　　（3） 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”。
　　（6） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(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。
　　其時(shí)序如圖4.13所示：
　　圖4.13 初始化時(shí)序圖
　　4.3.4.5 DS18B20的寫操作
　?。?） 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。
　?。?） 延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。
　?。?） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（只發(fā)送一位）。
　?。?） 延時(shí)時(shí)間為45微秒。
　　（5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。
　　（6） 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。
　　（7） 將數(shù)據(jù)線拉高。
　　DS18B20的寫操作時(shí)序圖如圖4.14所示。
　　圖4.14 DS18B20的寫操作時(shí)序圖
　　4.3.4.6 DS18B20的讀操作
　　（1）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)15微秒。
　?。?）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。
　?。?）延時(shí)15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)30微秒。