【免费】DS18B20中文版开发手册（免积分）资源-CSDN文库

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DS1820 单线数字温度计

特性

•

独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯

•

简单的多点分布应用

•

无需外部器件

•

可通过数据线供电

•

零待机功耗

•

测温范围-55~+125℃，以 0.5℃递增。华氏器件-67~+257

F，以 0.9

F 递增

•

温度以 9 位数字量读出

•

温度数字量转换时间 200ms（典型值）

•

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志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件

•

应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统

说明

DS1820 数字温度计以 9 位数字量的形式反映器件的温度值。

DS1820 通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和 DS1820 之间仅需一条连

接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。

因为每个 DS1820 都有一个独特的片序列号，所以多只 DS1820 可以同时连在一根单线总线上，

这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在 HVAC 环境控制、探测建筑物、仪

器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。

引脚说明

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16 脚 SSOP

PR35

符号

说明

GND

接地

数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路（见“寄生电源”节）

VDD

可选的 VDD 引脚。具体接法见“寄生电源”节

DS1820S（16 脚 SSOP）：所有上表中未提及的引脚都无连接。

概览

图 1 的方框图示出了 DS1820 的主要部件。DS1820 有三个主要数字部件：1）64 位激光 ROM，

2）温度传感器，3）非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。器件用如下方式从单线通讯线上汲

取能量：在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗

电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。DS1820 也可用外部 5V 电

源供电。

DS1820 依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作协议，才能进行存

储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一：1）读 ROM，2）

匹配 ROM，3）搜索 ROM，4）跳过 ROM，5）报警搜索。这些命令对每个器件的激光 ROM 部分

进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指

明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条 ROM 操作序列后，即可进行存储器和控

制操作，控制器可以提供 6 条存储器和控制操作指令中的任一条。

一条控制操作命令指示 DS1820 完成一次温度测量。测量结果放在 DS1820 的暂存器里，用一

条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度报警触发器 TH 和 TL 各由

一个 EEPROM 字节构成。如果没有对 DS1820 使用报警搜索命令，这些寄存器可以做为一般用

途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对 TH 和 TL 进行写入，对这些寄存器的读

出需要通过暂存器。所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。

寄生电源

寄生电源的方框图见图 1。这个电路会在 I/O 或 VDD 引脚处于高电平时“偷”能量。当有特

定的时间和电压需求时（见节标题“单线总线系统”），I/O 要提供足够的能量。寄生电源

有两个好处：1）进行远距离测温时，无需本地电源，2）可以在没有常规电源的条件下读 ROM。

要想使 DS1820 能够进行精确的温度转换，I/O 线必须在转换期间保证供电。由于 DS1820 的

工作电流达到 1mA，所以仅靠 5K 上拉电阻提供电源是不行的，当几只 DS1820 挂在同一根 I/O

线上并同时想进行温度转换时，这个问题变得更加尖锐。

有两种方法能够使 DS1820 在动态转换周期中获得足够的电流供应。第一种方法，当进行温度

转换或拷贝到 E

存储器操作时，给 I/O 线提供一个强上拉。用 MOSFET 把 I/O 线直接拉到电源

最高有效（符号）位被复制充满存储器中两字节温度寄存器的高 MSB 位，由这种“符号位扩

展”产生出了示于表 1 的 16bit 温度读数。

可用下述方法获得更高的分辨力。首先，读取温度值，将 0.5℃位（LSB）从读取的值中截去，

这个值叫做 TEMP_READ。然后读取计数器中剩余的值，这个值是门周期结束后保留下来的值

（COUNT_REMAIN）。最后，我们用到在这个温度下每度的计数值（COUNT_PER_C）。用户可以

用下面的公式计算实际温度值：

报警搜索操作

DS1820 完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在 TH 和 TL 中的值进行比较。因为这些寄存

器是 8 位的，所以 0.5℃位被忽略不计。TH 或 TL 的最高有效位直接对应 16 位温度寄存器的

符号位。如果测得的温度高于 TH 或低于 TL，器件内部就会置位一个报警标识。每进行一次

测温就对这个标识进行一次更新。当报警标识置位时，DS1820 会对报警搜索命令有反应。这

样就允许许多 DS1820 并联在一起同时测温，如果某个地方的温度超过了限定值，报警的器件

就会被立即识别出来并读取，而不用读未报警的器件。

64 位（激）光刻 ROM

每只 DS1820 都有一个唯一的长达 64 位的编码。最前面 8 位是单线系列编码（DS1820 的编码

是 19h）。下面 48 位是一个唯一的序列号。最后 8 位是以上 56 位的 CRC 码。（见图 5）64

位 ROM 和 ROM 操作控制区允许 DS1820 做为单线制器件并按照详述于“单线总线系统”一节的

单线协议工作。只有建立了 ROM 操作协议，才能对 DS1820 进行控制操作。这个协议用 ROM 操

作协议流程图来描述（图 6）。单线总线控制器必须得天独厚提供 5 个 ROM 操作命令其中之

一：1）Read ROM，2）Match ROM，3）Search Rom，4）Skip ROM，5）Alarm Search。成功

进行一次 ROM 操作后，就可以对 DS1820 进行特定的操作，总线控制器可以发出六个存储器和

控制操作命令中的任一个。

CRC 发生器

DS1820 中有 8 位 CRC 存储在 64 位 ROM 的最高有效字节中。总线控制器可以用 64 位 ROM 中的

前 56 位计算出一个 CRC 值，再用这个和存储在 DS1820 中的值进行比较，以确定 ROM 数据是

否被总线控制器接收无误。CRC 计算等式如下：

CRC=X

DS1820 同样用上面的公式产生一个 8 位 CRC 值，把这个值提供给总线控制器用来校验传输的

数据。在任何使用 CRC 进行数据传输校验的情况下，总线控制器必须用上面的公式计算出一

个 CRC 值，和存储在 DS1820 的 64 位 ROM 中的值或 DS1820 内部计算出的 8 位 CRC 值（当读暂

存器时，做为第 9 个字节读出来）进行比较。CRC 值的比较以及是否进行下一步操作完全由

总线控制器决定。当在DS1820中存储的或由其计算的 CRC值和总线控制器计算的值不相符时，

DS1820 内部并没有一个能阻止命令序列进行的电路。

单线 CRC 可以用一个由移位寄存器和 XOR 门构成的多项式发生器来产生，见图 7。

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