DS18B20中文资料.docx

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DS18B20中文资料

第一部分:

DS18B20得封装与管脚定义

    首先,我们来认识一下DS18B20这款芯片得外观与针脚定义,DS18B20芯片得常见封装为TO92,也就就是普通直插三极管得样子,当然也可以找到以SO（DS18B20Z）与μSOP（DS18B20U）形式封装得产品,下面为DS18B20各种封装得图示及引脚图。

  了解了这些该芯片得封装形式,下面就要说到各个管脚得定义了,如下表即为该芯片得管脚定义:

  上面得表中提到了一个“奇怪”得词——“寄生电源”,那我有必要说明一下了,DS18B20芯片可以工作在“寄生电源模式”下,该模式允许DS18B20工作在无外部电源状态,当总线为高电平时,寄生电源由单总线通过VDD引脚,此时DS18B20可以从总线“窃取”能量,并将“偷来”得能量储存到寄生电源储能电容（Cpp）中,当总线为低电平时释放能量供给器件工作使用。

所以,当DS18B20工作在寄生电源模式时,VDD引脚必须接地。

第二部分:

DS18B20得多种电路连接方式

如下面得两张图片所示,分别为外部供电模式下单只与多只DS18B20测温系统得典型电路连接图。

（1）外部供电模式下得单只DS18B20芯片得连接图

（2）外部供电模式下得多只DS18B20芯片得连接图

    这里需要说明得就是,DS18B20芯片通过达拉斯公司得单总线协议依靠一个单线端口通讯,当全部器件经由一个三态端口或者漏极开路端口与总线连接时,控制线需要连接一个弱上拉电阻。

在多只DS18B20连接时,每个DS18B20都拥有一个全球唯一得64位序列号,在这个总线系统中,微处理器依靠每个器件独有得64位片序列号辨认总线上得器件与记录总线上得器件地址,从而允许多只DS18B20同时连接在一条单线总线上,因此,可以很轻松地利用一个微处理器去控制很多分布在不同区域得DS18B20,这一特性在环境控制、探测建筑物、仪器等温度以及过程监测与控制等方面都非常有用。

    对于DS18B20得电路连接,除了上面所说得传统得外部电源供电时得电路连接图,DS18B20也可以工作在“寄生电源模式”,而下图则表示了DS18B20工作在“寄生电源模式”下得电路连接图。

没错,这样就可以使DS18B20工作在寄生电源模式下了,不用额外得电源就可以实时采集到位于多个地点得温度信息了。

第三部分:

DS18B20内部寄存器解析及工作原理

    介绍完DS18B20得封装、针脚定义与连接方式后,我们有必要了解DS18B20芯片得各个控制器、存储器得相关知识,如下图所示,为DS18B20内部主要寄存器得结果框图。

    结合图中得内部寄存器框图,我们先简单说一下DS18B20芯片得主要寄存器工作流程,而在对DS18B20工作原理进行详细说明前,有必要先上几张相关图片:

（1）DS18B20内部寄存器结构图

（2）DS18B20主要寄存器数据格式图示

（3）DS18B20通讯指令图

了解了这些内部结构与细节,下面说一下DS18B20芯片得工作原理。

      DS18B20启动后将进入低功耗等待状态,当需要执行温度测量与AD转换时,总线控制器（多为单片机）发出[44H]指令完成温度测量与AD转换（其她功能指令见上面得指令表）,DS18B20将产生得温度数据以两个字节得形式存储到高速暂存器得温度寄存器中,然后,DS18B20继续保持等待状态。

当DS18B20芯片由外部电源供电时,总线控制器在温度转换指令之后发起“读时隙”（详见本帖得“DS18B20时隙图”）,从而读出测量到得温度数据通过总线完成与单片机得数据通讯（DS18B20正在温度转换中由DQ引脚返回0,转换结束则返回1。

如果DS18B20由寄生电源供电,除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高,否则将不会有返回值）。

另外,DS18B20在完成一次温度转换后,会将温度值与存储在TH（高温触发器）与TL（低温触发器）中各一个字节得用户自定义得报警预置值进行比较,寄存器中得S标志位（详见寄存器格式图示中得“TH与TL寄存器格式”图示）指出温度值得正负（S=0时为正,S=1时为负）,如果测得得温度高于TH或者低于TL数值,报警条件成立,DS18B20内部将对一个报警标识置位,此时,总线控制器通过发出报警搜索命令[ECH]检测总线上所有得DS18B20报警标识,然后,对报警标识置位得DS18B20将响应这条搜索命令。

第四部分:

针对DS18B20得单片机编程

    针对DS18B20得编程,可以理解为总线控制器通过相关指令操作器件或者器件中得相应寄存器,从而完成器件也总线控制器得数据通信,所以要真正搞定DS18B20得通讯编程,还需要详细得了解该芯片得各种寄存器结构、寄存器数据格式与相关得指令系统,下面我们就结合上面图示,说说DS18B20得内部存储器结构。

    DS18B20得每个暂存器都有8bit存储空间,用来存储相应数据,其中byte0与byte1分别为温度数据得低位与高位,用来储存测量到得温度值,且这两个字节都就是只读得;byte2与byte3为TH、TL告警触发值得拷贝,可以在从片内得电可擦可编程只读存储器EEPROM中读出,也可以通过总线控制器发出得[48H]指令将暂存器中TH、TL得值写入到EEPROM,掉电后EEPROM中得数据不会丢失;byte4得配置寄存器用来配置温度转换得精确度（最大为12位精度）;byte5、6、7为保留位,禁止写入;byte8亦为只读存储器,用来存储以上8字节得CRC校验码。

    参考上面得DS18B20通讯指令图,即为DS18B20芯片中主要寄存器得数据格式与必要得个别标识位说明,只要做到对寄存器数据精准得控制,就可以很容易得完成DS18B20得程序编写,而对于总线控制器发出得控制指令,我们需要知道,DS18B20得指令包括ROM指令与功能指令,其中ROM指令用来进行ROM得操作,而功能指令则可以控制DS18B20完成温度转换,寄存器操作等功能性工作。

一旦总线控制器检测到一个存在脉冲,它就会发出一条ROM指令,如果总线上挂载多只DS18B20,这些指令将利用器件独有得64位ROM片序列码选出特定得要进行操作得器件,同样,这些指令也可以识别哪些器件符合报警条件等。

在总线控制器发给要连接得DS18B20一条ROM指令后,就可以发送一条功能指令完成相关得工作了,也就就是说,总线控制器在发起一条DS18B20功能指令前,需要首先发出一条ROM指令。

了解了这些功能指令得功能与用法,再对DS18B20编程就容易多了！

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第五部分:

DS18B20芯片得两点使用心得

（1）对TH（高温触发寄存器）与TL（低温触发寄存器）得操作心得

    针对于DS18B20中TH（高温触发寄存器）与TL（低温触发寄存器）,可以找到得代码资料很少,而如果在某一测温系统中需要用到TH与TL寄存器时,其实不必觉得无从下手,参见本帖中得“DS18B20寄存器结构”,总线控制器得读操作将从位0开始逐步向下读取数据,直到读完位8,而且TH与TL寄存器得内部结构与数据格式与片内其她寄存器就是相同得,当然,针对TH与TL寄存器得读写与其她片内寄存器得读写也就是相同得,所以在实际应用中,当DS18B20初始化完成后,首先通过总线控制器发出得[B8H]指令将EEPROM中保存得数据召回到暂存器得TH与TL中,然后通过总线控制器发出得“读时隙”对器件暂存器进行读操作,只要将读到得每8bit数据及时获取,就可以很容易地通过总线控制器读出TH与TL寄存器数据;总线控制器对器件得写操作原理亦然,换句话说,只要掌握了其她寄存器得操作编程,就完全可以很容易地对TH与TL这两个报警值寄存器进行读写操作。

同时,可以通过[48H]指令将TH与TL寄存器数据拷贝到EEPROM中进行保存。

（2）对DS18B20通讯时隙得掌握心得

    在由DS18B20芯片构建得温度检测系统中,采用达拉斯公司独特得单总线数据通讯方式,允许在一条总线上挂载多个DS18B20,那么,在对DS18B20得操作与控制中,由总线控制器发出得时隙信号就显得尤为重要。

如下图所示,分别为DS18B20芯片得上电初始化时隙、总线控制器从DS18B20读取数据时隙、总线控制器向DS18B20写入数据时隙得示意图,在系统编程时,一定要严格参照时隙图中得时间数据,做到精确得把握总线电平随时间（微秒级）得变化,才能够顺利地控制与操作DS18B20。

另外,需要注意到不同单片机得机器周期就是不尽相同得,所以,程序中得延时函数并不就是完全一样,要根据单片机不同得机器周期有所改动。

在平常得DS18B20程序调试中,若发现诸如温度显示错误等故障,基本上都就是由于时隙得误差较大甚至时隙错误导致得,在对DS18B20编程时需要格外注意。

上电初始化时隙图

数据读取时通讯总线得时隙图

数据写入时通讯总线得时隙图