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1、DS18B20的主要特性

1.1、適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線供電
1.2、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊
1.3、DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫
1.4、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內
1.5、溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃
1.6、可編程的分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現高精度測溫
1.7、在9位分辨率時最多在93.75ms內把溫度轉換為數字，12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快
1.8、測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力
1.9、負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。

2、DS18B20的外形和內部結構

DS18B20內部結構主(zhu)要由四部分組成：64位光(guang)刻ROM、溫(wen)度傳感器(qi)、非揮發(fa)的溫(wen)度報警(jing)觸發(fa)器(qi)TH和TL、配置寄存器(qi)。DS18B20的外(wai)形及管腳排列如下圖1:

DS18B20引腳定(ding)義：

(1)DQ為數字信號輸入/輸出端；
(2)GND為電源地；
(3)VDD為外接(jie)供電(dian)電(dian)源輸入端（在寄生電(dian)源接(jie)線(xian)方(fang)式時接(jie)地）。

圖2： DS18B20內(nei)部結構圖

3、DS18B20工作原理(li)

DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數器1。高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器2的脈沖輸入。計數器1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數值。計數器1對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數器1的預置將重新被裝入，計數器1重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數器1的預置值。

圖(tu)3： DS18B20測溫(wen)原理框(kuang)圖(tu)

DS18B20有4個主要(yao)的(de)數據部(bu)件：

（1）光(guang)刻(ke)ROM中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)64位(wei)序列(lie)號(hao)(hao)是(shi)(shi)出廠(chang)前被(bei)光(guang)刻(ke)好的(de)(de)(de)(de)(de)，它可(ke)以(yi)看(kan)作是(shi)(shi)該DS18B20的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)址序列(lie)碼。64位(wei)光(guang)刻(ke)ROM的(de)(de)(de)(de)(de)排列(lie)是(shi)(shi)：開始8位(wei)（28H）是(shi)(shi)產品類型(xing)標(biao)號(hao)(hao)，接著的(de)(de)(de)(de)(de)48位(wei)是(shi)(shi)該DS18B20自身的(de)(de)(de)(de)(de)序列(lie)號(hao)(hao)，最后8位(wei)是(shi)(shi)前面(mian)56位(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)循環冗(rong)余校(xiao)驗(yan)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光(guang)刻(ke)ROM的(de)(de)(de)(de)(de)作用是(shi)(shi)使每一個DS18B20都各不相同，這樣就(jiu)可(ke)以(yi)實現(xian)一根總線(xian)上掛(gua)接多個DS18B20的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)。

（2）DS18B20中(zhong)的溫(wen)度(du)傳(chuan)感器可(ke)完成對溫(wen)度(du)的測(ce)量，以12位(wei)(wei)轉化為例：用16位(wei)(wei)符(fu)號擴(kuo)展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中(zhong)S為符(fu)號位(wei)(wei)。

表1: DS18B20溫度值格式表

這(zhe)是12位(wei)(wei)轉化后(hou)得(de)到(dao)(dao)的12位(wei)(wei)數(shu)據，存儲(chu)在(zai)18B20的兩個8比(bi)特的RAM中，二進制中的前面5位(wei)(wei)是符號位(wei)(wei)，如果測(ce)得(de)的溫(wen)(wen)(wen)度大(da)于(yu)0，這(zhe)5位(wei)(wei)為0，只要(yao)將(jiang)測(ce)到(dao)(dao)的數(shu)值(zhi)乘(cheng)于(yu)0.0625即可(ke)得(de)到(dao)(dao)實(shi)際(ji)(ji)溫(wen)(wen)(wen)度；如果溫(wen)(wen)(wen)度小于(yu)0，這(zhe)5位(wei)(wei)為1，測(ce)到(dao)(dao)的數(shu)值(zhi)需要(yao)取(qu)反加(jia)1再乘(cheng)于(yu)0.0625即可(ke)得(de)到(dao)(dao)實(shi)際(ji)(ji)溫(wen)(wen)(wen)度。

例如+125℃的(de)數字輸(shu)出(chu)為07D0H，+25.0625℃的(de)數字輸(shu)出(chu)為0191H，-25.0625℃的(de)數字輸(shu)出(chu)為FF6FH，-55℃的(de)數字輸(shu)出(chu)為FC90H。

表(biao)(biao)2: DS18B20溫度數據表(biao)(biao)

（3）DS18B20溫度傳感器(qi)(qi)的存儲器(qi)(qi)

DS18B20溫度(du)傳感(gan)器的內部(bu)存儲(chu)器包(bao)括一個高速暫存RAM和(he)一個非易失(shi)性的可電擦除(chu)的EEPRAM,后者存放高溫度(du)和(he)低溫度(du)觸發器TH、TL和(he)結構寄存器。

（4）配置寄存器

該字節各位的意義如下：

低五位一直都是"1"，TM是測試(shi)模(mo)式位，用(yong)于設(she)置DS18B20在工作(zuo)模(mo)式還是在測試(shi)模(mo)式。在DS18B20出(chu)(chu)廠時(shi)該位被(bei)設(she)置為0，用(yong)戶(hu)不要去改動。R1和R0用(yong)來設(she)置分辨(bian)率，如下表所(suo)示：（DS18B20出(chu)(chu)廠時(shi)被(bei)設(she)置為12位）

4、高速暫存存儲器

高速暫存存儲(chu)器(qi)由9個字(zi)節組(zu)成，其分配如表(biao)5所(suo)示(shi)。當溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)命令發布后，經轉(zhuan)(zhuan)換(huan)所(suo)得的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)值(zhi)以二(er)字(zi)節補(bu)碼(ma)(ma)(ma)形式(shi)存放在高速暫存存儲(chu)器(qi)的第(di)0和第(di)1個字(zi)節。單(dan)片機(ji)可通(tong)過單(dan)線接口讀到(dao)該數據(ju)，讀取時(shi)低位(wei)在前(qian)，高位(wei)在后，數據(ju)格式(shi)如表(biao)1所(suo)示(shi)。對應的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)計算：當符號位(wei)S=0時(shi)，直接將(jiang)二(er)進制(zhi)位(wei)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)為(wei)十進制(zhi)；當S=1時(shi)，先將(jiang)補(bu)碼(ma)(ma)(ma)變為(wei)原(yuan)碼(ma)(ma)(ma)，再(zai)計算十進制(zhi)值(zhi)。表(biao) 2是對應的一部分溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)值(zhi)。第(di)九個字(zi)節是冗余檢驗字(zi)節。

根據DS18B20的通訊協議，主機(ji)（單片機(ji)）控制DS18B20完成溫度轉(zhuan)換必(bi)須經(jing)過三個(ge)步驟：每一(yi)次讀寫之前都要(yao)(yao)對DS18B20進(jin)行復(fu)(fu)位(wei)操作，復(fu)(fu)位(wei)成功(gong)后(hou)發送一(yi)條ROM指令，最后(hou)發送RAM指令，這樣(yang)才能對DS18B20進(jin)行預定的操作。復(fu)(fu)位(wei)要(yao)(yao)求(qiu)主CPU將(jiang)數(shu)據線下拉(la)500微秒，然后(hou)釋(shi)放，當DS18B20收到信號(hao)后(hou)等(deng)待16～60微秒左右后(hou)發出60～240微秒的存在低脈沖(chong)，主CPU收到此(ci)信號(hao)表示復(fu)(fu)位(wei)成功(gong)。

表6： ROM指令表