### DS18B20数字温度传感器应用详解
#### 一、概述
DS18B20是一款由美国DALLAS半导体公司推出的数字温度传感器，它具有诸多优势，包括微型化设计、低功耗特性、高精度测量以及强大的抗干扰能力。这款传感器可以直接将温度转换成数字信号，方便微处理器进行处理。特别地，DS18B20采用了“一线总线”接口技术，这使得其在硬件设计和系统集成方面具备显著的优势。
#### 二、DS18B20的主要特性
1. **适应电压范围宽**：DS18B20的工作电压范围为3.0~5.5V，并且在寄生电源模式下可以通过数据线供电。
2. **单线接口**：DS18B20采用单线接口方式与微处理器进行通信，仅需一条信号线即可完成双向通讯。
3. **支持多点组网**：多个DS18B20可以并联在同一总线上，实现多点温度监测。
4. **无需外部元件**：DS18B20内部集成了传感器元件及转换电路，无需额外的外围组件。
5. **测温范围广泛**：测温范围为-55°C至+125°C，在-10°C至+85°C范围内精度可达±0.5°C。
6. **可编程分辨率**：分辨率可编程为9~12位，分别对应0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C的温度分辨率。
7. **高速转换**：在9位分辨率时最快可在93.75ms内完成温度转换；在12位分辨率时最快可在750ms内完成。
8. **CRC校验码**：测量结果包含CRC校验码，确保数据传输的准确性。
9. **负压特性**：即使电源极性接反也不会损坏传感器，但无法正常工作。
#### 三、管脚介绍
DS18B20通常有三个引脚：
- **DQ**：数据引脚，用于数据的双向传输。
- **GND**：接地引脚。
- **VCC**：电源引脚。
#### 四、硬件连接
DS18B20的硬件连接非常简单，只需要连接数据线、电源和地线即可。为了保证信号的稳定性和可靠性，通常还需要在数据线上接入一个大约5kΩ的上拉电阻。
#### 五、“单总线”技术特点
“单总线”技术是一种数据传输协议，其特点是仅使用一条信号线来完成数据的传输和控制。相比传统的IIC、SPI或SCI总线，单总线技术的优势在于简化了硬件设计，降低了成本，并且易于扩展和维护。
#### 六、工作原理
1. **初始化过程**：需要初始化DS18B20，使其进入待命状态。
2. **读取ROM编码**：如果系统中有多个DS18B20，则需要读取每个传感器的唯一ROM编码，以便后续操作。
3. **匹配ROM编码**：通过匹配ROM编码，选择特定的DS18B20进行操作。
4. **温度转换**：发送温度转换指令（44H），启动DS18B20进行温度测量。
5. **读取温度数据**：使用读取暂存器命令（BEH），从DS18B20中读取温度数据。
6. **数据解析**：解析读取的数据，计算出实际的温度值。
#### 七、控制指令解读
- **33H：读ROM** – 读取DS18B20的64位ROM地址。
- **55H：匹配ROM** – 发送匹配ROM指令后，跟随64位ROM地址，选择特定的DS18B20进行操作。
- **F0H：搜索ROM** – 用于检测并获取所有连接在单总线上的DS18B20的ROM地址。
- **CCH: 跳过ROM** – 当系统中只有一个DS18B20时，可以使用跳过ROM命令直接进行温度转换和读取操作。
- **ECH: 告警搜索命令** – 执行后，只有温度超过设定阈值的DS18B20才会响应。
- **44H: 温度转换** – 启动温度转换过程。
- **BEH: 读暂存器** – 读取温度数据。
- **4EH: 写暂存器** – 将数据写入DS18B20的暂存器。
- **48H: 复制暂存器** – 将暂存器中的数据复制到EEPROM中保存。
- **B8H: 重调EEPROM** – 从EEPROM中恢复数据到暂存器。
- **B4H: 读供电方式** – 读取DS18B20当前的供电模式。
#### 八、应用案例
DS18B20因其独特的性能和简单的硬件连接，被广泛应用于各种场景中，例如智能家居系统、工业自动化控制、环境监测等领域。通过与微控制器（如PIC16F877A）配合使用，可以构建出功能强大且稳定的温度监测系统。
#### 九、总结
DS18B20数字温度传感器以其出色的性能和简便的应用方式，在IT领域特别是嵌入式系统设计中占据了重要地位。无论是对于专业技术人员还是爱好者来说，掌握DS18B20的使用方法都是非常有价值的。
