温度传感器DS18B20工作原理
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，它采用单总线接口进行通信，并且具有高精度和可靠性。
DS18B20的工作原理基于温度对半导体材料电阻值的影响。
DS18B20传感器内部包含一个温度传感器和一个数字转换器。
温度传感器是基于PN结的二极管，其电阻值与温度呈负温度系数。
当温度升高时，半导体材料的电阻值减小，反之亦然。
DS18B20传感器通过单总线接口与主控设备进行通信。
在通信过程中，主控设备发送指令给传感器，传感器将温度数据转换成数字信号并发送回主控设备。
DS18B20传感器采用一种称为“1-Wire”的通信协议。
这种协议允许多个DS18B20传感器通过单根总线进行连接，每个传感器都有唯一的64位ROM代码，用于区分不同的传感器。
在通信过程中，主控设备向总线发送复位脉冲，然后传感器会回应存在脉冲。
主控设备发送指令给传感器，传感器根据指令进行相应的操作，例如读取温度值。
传感器将温度值转换为数字信号，并通过总线发送给主控设备。
DS18B20传感器具有高精度和可靠性。
它可以测量范围从-55°C到+125°C，并且具有±0.5°C的温度精度。
传感器内部有一个温度转换器，可以将温度转换为12位的数字信号，提供更高的精度。
DS18B20传感器还具有一些其他特性，例如可编程分辨率和温度报警功能。
可编程分辨率允许用户选择不同的温度精度，从9位到12位。
温度报警功能可以设置上下限温度值，当温度超过或低于设定值时，传感器将触发警报。
总结一下，DS18B20的工作原理是基于温度对半导体材料电阻值的影响。
它通过单总线接口与主控设备通信，采用1-Wire通信协议。
传感器内部有一个温度传感器和数字转换器，可以将温度转换为数字信号并发送给主控设备。
DS18B20具有高精度、可靠性和一些额外的特性，使其在许多应用中被广泛使用。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一款数字温度传感器，具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
它采用了独特的1-Wire接口技术，可以通过单一的数据线进行通信和供电，非常适合在各种环境中进行温度监测和控制。
DS18B20的工作原理如下：1. 温度测量原理：DS18B20利用半导体材料的温度特性来测量温度。
它内部集成为了一个温度传感器，该传感器基于温度对硅芯片内部电压的影响进行测量。
当温度升高时，硅芯片内部的电压也会随之变化，通过测量这个变化的电压，就可以得到温度的数值。
2. 1-Wire接口技术：DS18B20采用了独特的1-Wire接口技术，这意味着它只需要一根数据线进行通信和供电。
在通信过程中，DS18B20会将温度数据转换为数字信号，并通过数据线传输给主控设备。
同时，主控设备也可以通过数据线向DS18B20发送指令，控制其工作模式和参数设置。
3. 工作电源：DS18B20可以通过1-Wire接口从主控设备获取电源，也可以通过外部提供的电源进行供电。
当通过1-Wire接口供电时，DS18B20会从数据线上提取能量，并利用内部的电源管理电路进行稳定的工作。
这种设计使得DS18B20在低功耗模式下工作，非常适适合于电池供电的应用场景。
4. 温度精度和分辨率：DS18B20具有高精度的温度测量能力，可以达到±0.5℃的精度。
同时，它还可以根据需要进行温度分辨率的设置，可选的分辨率包括9位、10位、11位和12位。
分辨率越高，测量的温度范围越小，但精度也相应提高。
5. 多个DS18B20的连接：由于DS18B20采用了1-Wire接口技术，可以通过将多个DS18B20连接在同一条数据线上，实现多个温度传感器的同时测量。
每一个DS18B20都有一个惟一的64位ROM代码，通过这个代码可以区分不同的传感器。
主控设备可以通过发送指令来选择特定的传感器进行温度测量。
总结：DS18B20是一款采用1-Wire接口的数字温度传感器，具有高精度、低功耗、数字输出等特点。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，广泛应用于各种温度测量场景。
它采用单总线接口，能够通过一条数据线同时进行数据传输和供电，具有高精度、可靠性强、体积小等优点。
本文将详细介绍DS18B20的工作原理。
DS18B20传感器由温度传感器、数字转换器和总线接口电路组成。
温度传感器采用了先进的温度传感技术，能够测量范围为-55℃至+125℃的温度，并且具有±0.5℃的测量精度。
数字转换器负责将温度传感器测量到的摹拟信号转换为数字信号，以便进行数据处理和传输。
总线接口电路则负责与主控设备进行通信，通过单总线接口实现数据传输和供电。
DS18B20的工作原理如下：1. 初始化：主控设备向DS18B20发送初始化命令，使其进入工作状态。
初始化命令包括发送复位脉冲和读取设备序列号等操作。
2. 温度转换：DS18B20在工作状态下会周期性地进行温度转换。
主控设备发送温度转换命令后，DS18B20会测量环境温度，并将测量结果转换为数字信号。
3. 数据传输：DS18B20的数据传输采用单总线接口方式。
主控设备通过控制总线电平的变化来实现数据的读取和写入。
读取温度数据时，主控设备发送读取命令，DS18B20将温度数据以序列的方式通过总线发送给主控设备。
4. 温度计算：主控设备接收到DS18B20发送的温度数据后，需要进行温度计算才干得到实际的温度值。
DS18B20采用12位分辨率的温度转换，温度数据以二进制补码形式表示。
主控设备根据DS18B20的工作模式和分辨率，将温度数据转换为实际温度值。
5. 供电方式：DS18B20通过单总线接口进行供电，主控设备向总线提供所需的电源电压。
DS18B20内部有一个供电电路，能够将总线上的电能转换为所需的工作电压。
DS18B20的工作原理简单清晰，具有较高的精度和可靠性，适合于各种温度测量场景。
它可以广泛应用于家电、工业自动化、气象监测等领域，为温度监测提供了一种简单有效的解决方案。
温度传感器DS18B20工作原理
温度传感器：DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
2 DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。
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，每个DS18B20的64位序列号均不相同。
64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。
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。
图1 DS18B20的内部结构图2DS18B20的管脚排列DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，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。
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。
温度值高字节高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。
其中配置寄存器的格式如下：R1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”，9位精度，最大转换时间为93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，采用单总线接口进行通信。
它广泛应用于各种温度测量场景，如室内温度监测、电子设备温度控制等。
本文将详细介绍DS18B20的工作原理，包括传感器的结构、工作方式以及通信协议等方面的内容。
1. 传感器结构DS18B20由温度传感器、模数转换器、存储器和总线控制器组成。
传感器部份采用了精确的温度传感器芯片，能够在-55℃至+125℃的范围内提供高精度的温度测量。
模数转换器将传感器测得的温度值转换为数字信号，并通过总线控制器进行通信。
2. 工作方式DS18B20采用单总线接口进行通信，即数据线同时用于传输数据和提供供电。
传感器通过总线控制器向外部提供了一组命令和控制寄存器，用于配置传感器的工作模式和精度。
传感器可以工作在不同的分辨率下，从9位到12位不等，分辨率越高，精度越高，但传输速率也会变慢。
3. 通信协议DS18B20采用了一种称为1-Wire的通信协议。
在1-Wire协议中，数据传输是通过将数据位编码为时间间隔来实现的。
每一个数据位的时间间隔由总线控制器生成，并由传感器进行解析。
通信过程中，总线控制器发送复位脉冲来初始化通信，然后发送读写命令和数据位，传感器接收并解析这些信号，最后将温度值通过总线返回给控制器。
4. 数据解析传感器将测得的温度值转换为二进制码，并通过总线返回给总线控制器。
总线控制器根据传感器的分辨率将二进制码转换为实际温度值。
例如，对于12位分辨率，传感器返回的16位二进制码可以表示范围为-55℃至+125℃的温度值，分辨率为0.0625℃。
总线控制器根据这个规则将二进制码转换为实际温度值。
5. 应用场景DS18B20广泛应用于各种温度测量场景。
它可以被嵌入到电子设备中，用于监测设备的温度并进行温度控制。
此外，DS18B20还可以用于室内温度监测，如智能家居系统中的温度监测和控制。
总结：DS18B20是一种数字温度传感器，采用单总线接口进行通信。
DS18B20的工作原理
DS18B20的工作原理DS18B20是一种数字温度传感器，广泛应用于各种温度测量场合。
它采用一线通信协议，具有高精度和可编程分辨率等优点。
本文将介绍DS18B20的工作原理，以帮助读者更好地理解这种传感器的工作机制。
一、DS18B20的基本结构1.1 DS18B20传感器由温度传感器、存储器和控制逻辑电路组成。
1.2 温度传感器采用数字式温度传感器，具有高精度和快速响应特性。
1.3 存储器用于存储传感器的唯一标识号和温度数据。
二、DS18B20的工作原理2.1 DS18B20采用单总线通信协议，通过一根数据线进行数据传输。
2.2 传感器通过内部ADC将模拟温度信号转换为数字信号，并存储在存储器中。
2.3 控制逻辑电路通过单总线协议与主控器通信，读取存储器中的温度数据并传输给主控器。
三、DS18B20的精度和分辨率3.1 DS18B20具有高精度，温度测量精度可达±0.5°C。
3.2 传感器的分辨率可通过配置寄存器进行设置，可选9位、10位、11位或12位分辨率。
3.3 高分辨率能够提供更精确的温度测量结果，但会增加传输数据的长度和时间。
四、DS18B20的应用领域4.1 DS18B20广泛应用于温度监测系统、气象站、温室控制等领域。
4.2 由于其数字化输出和高精度特性，DS18B20在工业自动化和实验室测量中也得到广泛应用。
4.3 DS18B20传感器的小尺寸和低功耗使其适用于需要长期监测温度的场合。
五、DS18B20的优势和劣势5.1 DS18B20具有高精度、数字输出和可编程分辨率等优点。
5.2 传感器的单总线通信协议简化了系统设计和布线。
5.3 传感器的劣势是在极端条件下可能会受到干扰，影响温度测量的准确性。
综上所述，DS18B20是一种功能强大的数字温度传感器，具有高精度和可编程分辨率等优点。
通过深入了解其工作原理和特性，可以更好地应用于各种温度测量场合，为工程和科研提供可靠的温度数据支持。
DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图
DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图时间：2012-02-16 14:16:04 来源：赛微电子网作者：前言温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。
随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。
数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。
DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。
在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。
一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理）DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示：DS18B20温度传感器工作原理框图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频率明显改变，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。
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。
二、DS18B20温度传感器的应用电路1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图寄生电源方式特点：(1)进行远距离测温时，无须本地电源。
(2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。
ds18b20温度传感器工作原理
ds18b20温度传感器工作原理
DS18B20是一种数字温度传感器，它通过一根单一的数据总线进行工作。
传感器内部有一个精确的温度传感器和数字转换器。
以下是DS18B20温度传感器的工作原理：
1. 单线总线通信：DS18B20传感器使用单一的数据总线进行通信。
该总线不仅用于传输数据，还用于为传感器提供电源。
通过这种方式，可以减少传感器的引脚数量，使其适用于各种微控制器和嵌入式系统。
2. 温度测量：传感器内部有一个温度传感器，该传感器可以测量实时环境温度。
它使用精确的电阻和温度-电压转换技术，以确保温度测量的准确性和稳定性。
3. 数据转换：DS18B20传感器将温度测量结果转换为数字信号。
传感器内部的模数转换器将模拟信号转换为数字码，以便于传感器与主控制器之间的通信和处理。
4. ROM存储器：每个DS18B20传感器都有一个唯一的64位ROM存储器。
这个ROM存储器包含传感器的唯一序列号、制造商信息和其他相关信息。
这些信息可以用来识别传感器并设置其工作参数。
5. 通信协议：DS18B20传感器使用一种称为1-Wire协议的通信协议与主控制器进行通信。
该协议在传感器和主控制器之间建立一种基于时间的序列通信方式，主控制器上的软件可以通过这种协议与传感器进行数据传输、配置和控制。
总而言之，DS18B20温度传感器通过单一的数据总线进行通信，并使用内部的温度传感器和数字转换器测量环境温度。
它通过ROM存储器保存唯一的序列号和其他信息，使用1-Wire 协议与主控制器进行通信。
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温度传感器：
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
2 DS18B20的内部结构
DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。
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，每个DS18B20的64位序列号均不相同。
64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。
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。
图1 DS18B20的内部结构
图2DS18B20的管脚排列
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，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。
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。
温度值高字节
高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。
其中配置寄存器的格式如下：
R1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”，9位精度，最大转换时间为93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大转换时间为187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大转换时间为375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大转换时间为750ms；未编程时默认为12位精度。
高速暂存器是一个9字节的存储器。
开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；第6、7、8字节未用，表现为全逻辑1；第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码，可用来保证通信正确。
3 DS18B20的工作时序
DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。
其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，如图3（a）（b）（c）所示。
（a）初始化时序
（c）读时序
图3DS18B20的工作时序图
4 DS18B20与单片机的典型接口设计
图4以MCS－51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。
图4（a）中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图4（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V～5.5V电源供电。
a）寄生电源工作方式
（b）外接电源工作方式
图4DS18B20与微处理器的典型连接图
假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写了3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数
据读写均由最低位开始。
DATEQUP1.0
……
INIT:CLREA
INI10:SETBDAT
MOVR2,＃200
INI11:CLRDAT
DJNZR2,INI11；主机发复位脉冲持续3μs×200=600μs SETBDAT；主机释放总线，口线改为输入
MOVR2,＃30
IN12:DJNZR2,INI12；DS18B20等待2μs×30=60μs CLRC
ORLC,DAT；DS18B20数据线变低（存在脉冲）吗？JCINI10；DS18B20未准备好，重新初始化
MOVR6,＃80
INI13:ORLC,DAT
JCINI14；DS18B20数据线变高，初始化成功
DJNZR6,INI13；数据线低电平可持续3μs×80=240μs SJMPINI10；初始化失败，重来
INI14:MOVR2,＃240
IN15:DJNZR2,INI15；DS18B20应答最少2μs×240=480μs RET
；－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－WRITE:CLREA
MOVR3,＃8；循环8次，写一个字节
WR11:SETBDAT
MOVR4,＃8
RRCA；写入位从A中移到CY
CLRDAT
WR12:DJNZR4,WR12
；等待16μs
MOVDAT,C；命令字按位依次送给DS18B20
MOVR4,＃20
WR13:DJNZR4,WR13
；保证写过程持续60μs
DJNZR3,WR11
；未送完一个字节继续
SETBDAT
RET
；－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－READ:CLREA
MOVR6,＃8；循环8次，读一个字节
RD11:CLRDAT
MOVR4,＃4
NOP；低电平持续2μs
SETBDAT；口线设为输入
RD12:DJNZR4,RD12
；等待8μs
MOVC,DAT
；主机按位依次读入DS18B20的数据
RRCA；读取的数据移入A
MOVR5,＃30
RD13:DJNZR5,RD13
；保证读过程持续60μs
DJNZR6,RD11
；读完一个字节的数据，存入A中
SETBDAT
RET
；－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。
必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。
假设一线仅挂接一个芯片，使用默认的12位转换精度，外接供电电源，可写出完成一次转换并读取温度值子程序GETWD。
GETWD:LCALLINIT
MOVA,＃0CCH
LCALLWRITE；发跳过ROM命令
MOVA,＃44H
LCALLWRITE；发启动转换命令
LCALLINIT
MOVA,＃0CCH；发跳过ROM命令
LCALLWRITE
MOVA,＃0BEH；发读存储器命令
LCALLWRITE
LCALLREAD
MOVWDLSB,A
；温度值低位字节送WDLSB
LCALLREAD
MOVWDMSB,A
；温度值高位字节送WDMSB
RET
……
子程序GETWD读取的温度值高位字节送WDMSB单元，低位字节送WDLSB单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度值。
如果一线上挂接多个DS18B20、采用寄生电源连接方式、需要进行转换精度配置、高低限报警等，则子程序GETWD的编写就要复杂一些，限于篇幅，这一部分不再详述，请参阅相关内容。
我们已成功地将DS18B20应用于所开发的“家用采暖洗浴器”控制系统中，其转换速度快，转换精度高，与微处理器的接口简单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本，缩短开发周期。