### 数字温度传感器DS1820(DS18B20)的应用
#### 一、单线数字温度计DS1820介绍
**DS1820**（也称为**DS18B20**）是一款数字温度传感器，能够提供精确的温度读数，并且具备独特的单线通信能力，简化了硬件设计与集成难度。该传感器能够通过单线接口（加上地线）与主控单元进行数据交换，这意味着只需要一条数据线即可完成所有通信需求，极大地减少了布线复杂度。
**DS1820**的工作电压范围宽泛，既支持通过数据线供电，也支持外部供电的方式，提供了灵活的选择方案。每个**DS1820**传感器都有一个独一无二的64位序列号，确保了即使在同一总线上连接多个此类传感器也能准确识别各个传感器，这对于分布式温度监测系统尤为重要。
#### 二、技术规格与工作原理
**DS1820**的温度测量范围从-55°C至+125°C，精度可达±0.5°C，在大约1秒内可以完成一次温度转换为数字信号的过程。传感器内部存储了温度值，使用两个8位的RAM存储器（编号为0号和1号），其中1号存储器用于存储温度值的符号位（如果是负温度，则该位为1；正温度则为0）。0号存储器则用于存储温度值的补码形式，最低有效位（LSB）代表0.5°C的分辨率。
温度值的存储格式有两种：9位和12位。对于9位存储格式，最高位为符号位，例如0x00AA对应+85°C，0x0032对应25°C，而0xFF92则表示-55°C。对于12位存储格式，同样最高位为符号位，例如0x0550对应+85°C，0x0191对应25.0625°C，而0xFC90则表示-55°C。
#### 三、工作流程与时序控制
**DS1820**的工作流程通常遵循以下步骤：
1. **初始化**：所有的单线通信都从初始化开始。在初始化过程中，主机发送一个复位脉冲，之后释放总线进入接收状态。
2. **ROM操作命令**：主机可以通过发送ROM操作命令来识别或选择特定的**DS1820**传感器，这些命令包括：
- **ReadROM** (读取ROM)：读取设备的唯一序列号。
- **MatchROM** (匹配ROM)：选择具有指定序列号的传感器。
- **SkipROM** (跳过ROM)：当总线上只有一个传感器时使用此命令。
- **SearchROM** (搜索ROM)：用于查找总线上的所有传感器。
- **Alarmsearch** (告警搜索)：用于查找超出预设温度范围的传感器。
3. **存储器操作命令**：一旦识别了特定的**DS1820**传感器，主机就可以执行一系列存储器操作命令来控制或读取数据，这些命令包括：
- **WriteScratchpad** (写暂存存储器)：向暂存存储器写入数据。
- **ReadScratchpad** (读暂存存储器)：从暂存存储器读取数据。
- **CopyScratchpad** (复制暂存存储器)：将暂存存储器中的数据复制到非易失性存储器中。
- **ConvertTemperature** (温度转换)：启动温度转换过程。
- **RecallEPROM** (重新调出)：从非易失性存储器读取配置数据。
- **ReadPowersupply** (读电源)：检查传感器是否处于外部供电模式。
4. **时序控制**：为了正确读写数据以及执行命令，主机必须遵循特定的时序。例如，在初始化阶段，主机需要发送一个复位脉冲，之后释放总线并在适当的时间段内等待来自**DS1820**的存在脉冲。
#### 四、应用实例与编程示例
为了更好地理解如何使用**DS1820**，下面提供了一个简单的初始化子程序示例，该示例适用于MCS51系列微控制器：
```assembly
RESETPUSH B ; 保存B寄存器
PUSH A ; 保存A寄存器
MOV A, #4 ; 设置循环次数
CLR P1.0 ; 发出复位脉冲
MOV B, #250 ; 计数250次
DJNZ B, $ ; 保持低电平500us
SETB P1.0 ; 释放总线
MOV B, #6 ; 设置时间常数
CLR C ; 清存在信号标志
WAITL: JB P1.0, WH ; 若总线释放，跳出循环
DJNZ B, WAITL ; 总线低，等待
DJNZ ACC, WAITL ; 释放总线等待一段时间
SJMP SHORT
WH: MOV B, #111
WH1: ORL C, P1.0
DJNZ B, WH1 ; 存在时间等待
SHORT: POP A
POP B
RET
```
这个子程序实现了**DS1820**的初始化过程，包括发送复位脉冲、释放总线以及等待存在脉冲等关键步骤。
**DS1820**以其独特的单线通信特性、宽广的温度测量范围及高精度等特点，成为了众多应用场合中理想的温度传感解决方案。无论是家庭自动化系统、工业监控系统还是科学研究领域，**DS1820**都能发挥重要作用。
