因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。
（4）CRC的产生
在64bROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。
主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。
3DS18B20的测温原理
DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小［1］，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。
计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器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。
图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。
系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。
操作协议为：
初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
各种操作的时序图与DS1820相同，可参看文献［2］。
4DS18B20与单片机的典型接口设计
以MCS51单片机为例，图3中采用寄生电源供电方式，P11口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89C51的P10来完成对总线的上拉［2］。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs。
采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。
由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。
主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：
初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。
假设单片机系统所用的晶振频率为12 MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写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，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻4.7kΩ,另外2个脚分别接电源和地。
5DS18B20的精确延时问题
虽然DS18B20有诸多优点，但使用起来并非易事，由于采用单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线完成。
因此，对读写的操作时序要求严格。
为保证DS18B20的严格I/O时序，需要做较精确的延时。
在DS18B20操作中，用到的延时有15μs，90μs，270μs，540μs等。
因这些延时均为15μs的整数倍，因此可编写一个DELAY15（n）函数，源码如下：
只要用该函数进行大约15μs×N的延时即可。
有了比较精确的延时保证，就可以对DS18B20进行读写操作、温度转换及显示等操作。
6结语
我们已成功地将DS18B20应用于所开发的“LCD显示气温”的控制系统中，其测温系统简单，测温精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，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。
参考文献
［1］胡振宇，刘鲁源，杜振辉DS18B20接口的C语言程序设计［J］单片机与嵌入式系统应用，2002，（7）
［2］金伟正单线数字温度传感器的原理与应用［J］.电子技术应用，2000，（6）：
6668
数字温度传感器DS18B20的原理与应用
马云峰,陈子夫,李培全
（山东潍坊学院自动化系,山东潍坊261041）
1引言
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。
2DS18B20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1DS18B20的内部结构
图2DS18B20的管脚排列
（a）初始化时序
（b）写时序
（c）读时序
图3DS18B20的工作时序图
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。
23
22
21
20
2－1
2－2
2－3
2－4
温度值低字节
MSBLSB
S
S
S
S
S
22
25
24
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：
0
R1
R0
1
1
1
1
1
MSBLSB
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。
3DS18B20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。
4DS18B20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。
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
（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
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。
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