温度传感器和一线总线协议
单片机学习（十二）1-Wire通信协议和DS18B20温度传感器
单⽚机学习（⼗⼆）1-Wire通信协议和DS18B20温度传感器⽬录⼀、DS18B201. DS18B20简介DS18B20是⼀种常见的数字温度传感器，其控制命令和数据都是以数字信号的⽅式输⼊输出，相⽐较于模拟温度传感器，具有功能强⼤、硬件简单、易扩展、抗⼲扰性强等特点测温范围：-55°C 到 +125°C通信接⼝：1-Wire（单总线）其它特征：可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄⽣供电2. 电路原理图其中1和3号引脚分别连接GND和VCC，⽽⼆号引脚则⽤于使⽤1-Wire（单总线）接⼝进⾏通信。
即：3. 内部结构内部完整结构框图64-BIT ROM：作为器件地址，⽤于总线通信的寻址SCRATCHPAD（暂存器）：⽤于总线的数据交互EEPROM：⽤于保存温度触发阈值和配置参数其中配置寄存器可以配置温度变化的精度值。
存储器结构当我们希望修改EEPROM中存储的内容时，我们需要先将数据写⼊到暂存器中，然后再发送⼀条指令使从机将暂存器中的数据写⼊到EEPROM中。
⼆、单总线（1-Wire BUS）由于DS18B20使⽤的通信接⼝是1-Wire，因此我们需要学习1-Wire相关的通信协议，这样才能使单⽚机和它进⾏通信。
1. 单总线简介单总线（1-Wire BUS）是由Dallas公司开发的⼀种通⽤数据总线⼀根通信线：DQ异步、半双⼯单总线只需要⼀根通信线即可实现数据的双向传输，当采⽤寄⽣供电时，还可以省去设备的VDD线路，此时，供电加通信只需要DQ和GND两根线2. 电路规范设备的DQ均要配置成开漏输出模式DQ添加⼀个上拉电阻，阻值⼀般为4.7KΩ左右若此总线的从机采取寄⽣供电，则主机还应配⼀个强上拉输出电路3. 单总线的时序结构①初始化：主机将总线拉低⾄少480us然后释放总线，等待15~60us存在的从机拉低总线60~240us以响应主机最后从机将释放总线对应的信号时序图：②发送⼀位：主机将总线拉低60~120us，然后释放总线，表⽰发送0；主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，表⽰发送1。
18b20的工作原理
18b20的工作原理18B20是一种数字温度传感器，广泛应用于各种计算机系统、工业自动化设备和家用电器等领域。
它的工作原理主要基于热电效应和半导体物理特性。
下面将详细介绍18B20的工作原理。
18B20数字温度传感器的核心部分是一个特殊的半导体芯片，该芯片内部包含了温度测量电路、模数转换器和数据总线接口等功能模块。
当18B20与待测温度物体接触时，通过热导路径来感知温度变化。
这里涉及到热电效应，即温度差会在两个不同材料之间引发电压差。
18B20采用了热敏电阻的工作原理，通过热敏电阻在不同温度下的电阻值变化来间接测量温度。
具体来说，18B20中的热敏电阻是一种特殊的半导体材料，对温度非常敏感。
当温度升高时，半导体材料内的电子活动增加，导致电阻值下降；而当温度降低时，电子活动减少，电阻值增加。
通过测量热敏电阻的电阻值变化，就可以推算出温度的变化。
为了测量热敏电阻的电阻值，18B20内部自带了一个模数转换器。
模数转换器采样热敏电阻的电压，并将其转换为数字信号。
通过这个数字信号，就可以得到18B20所处的温度状态。
在实际应用中，18B20通过数据总线接口将温度数据传递给控制系统，以供后续处理。
数据总线接口采用了一种称为一线式总线（One Wire）的通信协议。
这种通信协议能够通过单根信号线同时实现数据传输和供电功能，从而简化了电路设计。
总的来说，18B20的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 当18B20与待测物体接触时，热敏电阻感知到温度变化，电阻值发生相应变化。
2. 18B20内部的模数转换器对热敏电阻的电压进行采样，并将其转换为数字信号。
3. 数字信号经过数据总线接口传输给控制系统，用于后续的温度处理和监控。
18B20作为一种数字温度传感器，具有体积小、精度高、响应迅速、抗干扰能力强等优点。
它的工作原理基于热电效应和半导体物理特性，通过测量热敏电阻的电阻值变化，以间接实现对温度的测量和监控。
这种工作原理使得18B20在各种温度测量场景下得到了广泛应用。
DS18B20集成温度传感器原理及其应用
在生产实践中对温度的多点监测，有时需要同时检测多至数百个测温点 / 美国 +2332, 公司近年来推出了以 +,#-.!" 为代表的系列集成温度传感器 / 其器件的管芯内集成了温敏 元件、 数据转换芯片、 存储器芯片和计算机接口芯片等多功能模块， 该器件可直接输出二进制 温敏信号， 并通过串行输出方式与单片机通讯 / 该器件目前市场价格约为 #! 元 / 用其组成的 多点测温系统其稳定性、 可靠性、 维护工作量和工程造价等一系列指标均具有明显的优势 /
状态， 完成温度的转换和数据的输出 0 存储器命令的名称、 代码和功能如表 ! 所示 0
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#$$# #$ 和单片机 *+",-%# 构成的单线多点测温系统作为分布式测温系统的下位机 已成功设计、 调试， 并运用于某大型电冰箱企业的生产线上 . 批量检测 (%$ 台冰箱， 其测温点 数为 !(# 点， 采样周期为 ( /01， 温度量程为 2 %$ 3 4 "$ 3 ， 分辩力为 $5 % 3 . 现场的 (%$ 台 冰箱压缩机随时启动 6 停止， 存在着严重的电磁干扰， 由于使用了数字式温度传感器和合理的 现场总线技术， 加上在下位机系统设计上采用完善的软 6 硬件抗干扰措施， 使系统有很强的抗 干扰能力 . 经过一年的实际运行证明该系统具有投资省， 安装施工方便， 维护工作量小， 测温 精度高， 运行稳定可靠 . 性能远优于传统的模拟巡回检测系统 . 本系统具有广阔的应用前景 .
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ds18b20总线长度和上拉电阻的换算关系
ds18b20总线长度和上拉电阻的换算关系DS18B20是一种数字温度传感器，可通过一条总线与主控设备连接。
在DS18B20的总线连接中，总线长度和上拉电阻有着密切的关系，本文将详细探讨它们之间的换算关系。
首先，我们需要了解DS18B20传感器的总线接口。
DS18B20采用了一种名为1-Wire的通信协议，该协议只需使用一根传输线即可完成数据和供电的传输。
传输线上有一个上拉电阻连接到VCC，它起到拉高传输线上电平的作用。
在DS18B20连接到总线时，我们需要根据总线长度和上拉电阻的选择来确保传输的可靠性。
接下来，我们来讨论总线长度和上拉电阻的换算关系。
根据DS18B20的规格书，总线长度和上拉电阻的换算关系可以通过如下公式得到：L = R * C其中，L是总线长度，R是上拉电阻的阻值，C是总线的电容。
这个公式的意义在于：总线长度与上拉电阻的乘积等于总线电容。
总线电容是指传输线上电荷的存储能力，与线长和线的特性有关。
那么，如何选择适当的上拉电阻来满足总线长度要求呢？这需要根据总线电容和总线的特性来进行计算。
首先，我们需要估算总线的电容。
总线电容可以通过以下公式进行计算：C = K * L其中，C是总线电容，L是总线长度，K是总线电容系数。
常见的总线电容系数是30-50 pF/m（皮法每米）。
根据这个公式，我们可以估算出总线电容。
然后，我们需要选择适当的上拉电阻阻值。
上拉电阻起到拉高传输线上电平的作用，如果上拉电阻的阻值过大，可能会导致信号的上升时间过长，造成通信失败。
如果上拉电阻的阻值过小，可能会导致总线电流过大，影响设备的运行稳定性。
在一般情况下，我们可以根据总线长度来选择上拉电阻的阻值。
常用的规则是：总线长度越长，上拉电阻的阻值应该越小。
一般可以选择上拉电阻的阻值在4.7kΩ到10kΩ之间。
最后，我们需要注意总线的传输速率。
总线的传输速率也会影响总线长度和上拉电阻的选择。
当总线长度较长时，传输速率可能会受到一些限制，我们需要根据具体情况来选择合适的速率。
DS18B20
单总线数字温度传感器DS18B20一DS18B20特点DS18B20 是单线数字温度传感器，即“一线器件”。
单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。
单总线通常要求外接一个约为4.7K—10K 的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。
DS18B20具有独特的优点：（ 1 ）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。
单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高DS18B20 的测量范围为-55 ℃~+ 125 ℃；在-10~+ 85°C 范围内，精度为±0.5°C 。
（3 ）在使用中不需要任何外围元件。
（4 ）持多点组网功能多个DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。
（5 ）供电方式灵活DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。
因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。
（6 ）测量参数可配置DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定9~12 位。
（7 ）负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
（8 ）掉电保护功能DS18B20 内部含有EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。
（9 ）DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。
二DS18B20芯片结构1 DS18B20的外部结构DS18B20可采用3脚TO-92小体积封装和8脚SOIC封装。
其外形和引脚图如下：2 DS18B20内部结构如图所示主要由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。
基于arduino的ds18b20温度传感器工作原理
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ds18b20工作原理
ds18b20工作原理
DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器，采用"1-wire"
（单总线）接口通信，其工作原理如下：
1. 传感器结构：DS18B20传感器由温度传感器芯片、电源线
和数据线组成。
芯片内部包含温度传感器、模数转换器和存储器。
2. 电源供电：传感器通过电源线从计算机、微控制器或其他设备中获取供电。
传感器的VDD和GND引脚用于供电。
3. 温度测量：传感器使用其内部温度传感器测量环境温度。
当温度变化时，传感器内部的温度传感器会产生电压变化。
4. 模数转换：传感器内部的模数转换器将温度传感器测量到的电压转换为数字信号。
转换后的数字信号可以在数据线上传输。
5. 通信协议：传感器使用1-wire接口协议进行通信。
该协议
允许使用单根数据线进行数据传输。
传感器通过数据线将温度数据发送给主控设备。
6. 数据读取：主控设备发送读取指令给传感器，传感器将温度数据通过数据线返回给主控设备。
主控设备可以通过读取传感器返回的数据来获取环境温度。
总结：DS18B20温度传感器工作原理基于温度传感器芯片和
模数转换器的结构，在供电后，传感器通过测量温度传感器的
电压变化来获取环境温度，并通过1-wire接口协议将温度数据传输给主控设备。
ds18b20工作原理
ds18b20工作原理
DS18B20是一种数字温度传感器，它基于One-Wire总线协议进行通信。
其工作原理是利用温度对半导体器件电阻值的变化进行测量。
在DS18B20内部，有一个温度传感器、一个模数转换器和一个存储器。
在测量过程中，DS18B20内部的温度传感器会不断感知环境温度，并将温度转换为数字信号。
然后，模数转换器将数字信号转换成相应的数字代码，代表温度值。
这些数字代码通过One-Wire总线协议被传送给主控设备（如微控制器或电脑）进行处理。
DS18B20的One-Wire总线协议是一种串行通信协议，它使用单根数据线进行数据传输。
通信过程中，主控设备产生一个复位脉冲，然后从DS18B20传感器接收到ROM编号（唯一标识符）以便进行身份验证。
接下来，主控设备发送命令给传感器，比如读取温度值。
DS18B20会将温度值的数字代码通过数据线传输给主控设备，主控设备解析代码并将其转换为实际温度值。
DS18B20还具有一定的存储能力，在开启存储功能后，它可以将温度值存储在内部的存储器中。
这样，即使主控设备没有及时读取温度值，DS18B20也能够保存最新的温度数据。
总的来说，DS18B20通过测量半导体器件电阻值的变化来获取环境温度，并通过One-Wire总线协议将温度值传输给主控设备。
它的工作原理简单而可靠，在许多应用中被广泛使用。
温度传感器DS18B20的应用
被拉低， 在之后的１５ μｓ内必须释放单总线。
４． ＤＳ１８Ｂ２０ 初始化。
ｖｏｉｄ ｉｎｉｔ＿１８ｂ２０（ ｕｃｈａｒ ｃｈａｎｎｅｌ）
｛
ＤＤＲＣ ｜＝ＢＩＴ（ ｃｈａｎｎｅｌ） ；
／ ／口位变成输出
ＰＯＲＴＣ ＆＝～ＢＩＴ（ ｃｈａｎｎｅｌ） ；
／ ／输出为零， 拉低
总线
ｄｅｌａｙｕｓ（ ２５０） ；
很多智能化的温度传感器使用同步串行总线技 术 ， 如 ： Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ ／Ｐｌｕｓ （ ＮＳＣ） 等 均 采 用 串 行 总 线 协 议， 而ＤＳ１８Ｂ２０采用的是１－Ｗｉｒｅ总线协议。１－Ｗｉｒｅ是 ＤＡＬＬＡＳ公司的一项专有技术， 它采用一根信号线实 现信号的双向传输， 接口简单、节省Ｉ ／Ｏ口线、便于扩 展和维护。
ＰＯＲＴＣ ｜＝ＢＩＴ（ ｃｈａｎｎｅｌ） ； ／ ／口位为高电平
ＤＤＲＣ ｜＝ＢＩＴ（ ｃｈａｎｎｅｌ） ； ／ ／口位变成输出
｝
５．写 ＤＳ１８Ｂ２０。
ｖｏｉｄ ｗｒｉｔｅ＿１８ｂ２０（ ｕｃｈａｒ ｗｒ＿ｄａｔａ， ｕｃｈａｒ ｓｅｎｓｏｒ＿ｃｈａｎｎｅｌ）
｛
ｓｔａｔｉｃ ｕｃｈａｒ ｍ；
ｆｏｒ（ ｍ＝０； ｍ＜＝７； ｍ＋＋）
图６ 温度监测系统硬件结构图
使 用 方 便 的 一 线 数 字 式 温 度 传 感 器ＤＳ１８Ｂ２０， 全天候不间断地采集屯积物内部多层的现场环境温 度， 并将环境温度由ＩＮＴＥＲＮＥＴ或ＬＡＮ实时传送到异 地。ＤＳ１８Ｂ２０铺设方便、结构简单、监测准确、成本低 廉， 成功而有效地成为温度传感器的更新换代产品。 〔作者通联： 河南省工业学校 ４５０００２〕
１．ＤＳ１８Ｂ２０ 的复位时序。
图２ ＤＳ １８Ｂ２０复位时序
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。