温度传感器工作原理

温度传感器工作原理

1.引脚★

●GND接地。

●DQ为数字信号输入\输出端。

●VDD为外接电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

2.与单片机的连接方式★

单线数字温度传感器DS18B20与单片机连接电路非常简单，引脚1接地（GND），引脚3（VCC）接电源+5V，引脚2（DQ）接单片机输入\输出一个端口，电压+5V和信号线（DQ）之间接有一个4.7k的电阻。

由于每片DS18B20含有唯一的串行数据口，所以在一条总线上可以挂接多个DS18B20芯片。

外部供电方式单点测温电路如图★

外部供电方式多点测温电路如图★

3.DS18B20的性能特点

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：

●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。

●多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。

●不需要外部器件。

●在寄生电源方式下可由数据线供电，电压范围为3.0~5.5V。

●零待机功耗。

●温度以9~12位数字量读出

●用户可定义的非易失性温度报警设置。

●报警搜索命令识别并标识超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。

●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。

4.内部结构

.DS18B20采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图★

64位ＲＯＭ的位结构如图★◆。开始８位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有４８位；最后８位是前面５６位的ＣＲＣ检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入用户报警上

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PROM。

高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如图★。前2字节包含测得的温度信息。第3和4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转化为相应精度的数值。该字节各位的定义如图★，其中，低5位一直为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；R0和R1决定温度转化的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见表★

高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节是前面所有8

字节的CRC码可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。

当DS18B20接收到转化命令后，开始启动转化。转化完成后的温度值就以16位的带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存RAM的第1、2字节中。

单片机可以通过单线接口读出该数据。读数据时，低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。

温度值格式如图★

图中，S表示符号位。当S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转化为十进制；当S=0时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制值。

DS18B20完成温度转化后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较，若T＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

5 DS18B20通信协议

在对DS18B20进行读写编程时，必须严格保证读写时序，否则将无法读取温度结果。根据DS18B20通信协议，主机控制DS18B20完成温度转化必须经过3个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送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500us，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60us，然后发出60～240us的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

DS18B20的ROM指令如表★◆，RAM指令如表★◆

6.使用注意事项

●因为硬件开销小，需要复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时必须严格保证读写时序，否则将无法读取测温结果。

●当单总线上所挂DS18B20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需加以注意。

●连接DS18B20电缆的长度超过50m时，最好采用屏蔽4芯双绞线，其中一对为接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地，正常通信距离可达150m。

●在DS18B20测温程序中，向DS18B20发出温度转换时总要等到DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。

7．温度数据的计算处理方法

从DS18B20读取出的二进制值必须先转化成十进制值，才能用于字符的显示。DS18B20的转换精度为9~12位可选，为了提高精度采用12位。在采用12位转换精度时，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0.0625，就是实际的十进制温度值。

通过列举观察可以发现，一个十进制值与二进制值间有很明显的关系，就是把二进制的高字节的低半字节和低字节的高半字节组成一个字节，这个字节的二进制值化为十进制值后，就是温度值的百、十、个位值，而剩下的低字节的低半字节化成十进制后，就是温度值的小数部分。因为小数部分是半字节，所以二进制值范围是0~F，转化成十进制小数值就是0.0625的倍数（0~15倍）。这样需要4位的数码管来显示小数部分。实际应用不必有这么高的精度，采用一位数码管来显示小数，可以精确到0.1℃。

表★◆就是二进制与十进制的近似对应关系表。

小数部分二进制与十进制的近似对应关系表

STR-36B的使用要点

1. STR-36B功能概述

STR-36B无线收发模块是微功率、ISM全波段的无线通信模块。该模块内置控制CPU；核心接收芯片外包金属屏蔽外壳，保证了数据的可靠收发。

2. STR-36B的实物照片、引脚及功能

STR-36型引脚接口方式，为标准10针DIP连接