### PIC单片机之温度采集知识点详述
#### 一、单总线温度传感器DS18B20简介
**DS18B20**是由DALLAS公司生产的一款单总线数字温度传感器，它拥有以下特点：
- **微型化**：体积小巧，便于集成到各种小型设备中。
- **低功耗**：适合电池供电的场合，延长设备使用时间。
- **高性能**：提供准确的温度测量结果。
- **抗干扰能力强**：适合在复杂电磁环境中使用。
- **易于与处理器配合**：通过简单的单线接口即可与微处理器通信。
**应用优势**：
- 可直接将温度转化为数字信号，无需额外的模数转换器(ADC)。
- 支持多点测温，即在同一总线上可以挂载多个DS18B20传感器。
- 工作电源灵活，既可以外部供电也可以通过寄生电源方式供电。
- 减少硬件成本和布线复杂度，适用于远程多点温度检测系统。
**温度测量范围**：-55℃ ~ +125℃，满足大部分工业和家用温度检测需求。
**工作电源**：支持外部电源供电或寄生电源供电模式，增强了系统的灵活性。
**封装形式**：提供3引脚TO-92封装，便于安装和使用。
#### 二、DS18B20的外形、引脚及时序
**外形及引脚**：
- TO-92封装中，引脚分配如下：
- **1(GND)**：地
- **2(DQ)**：单总线数据输入输出引脚
- **3(VDD)**：可选的电源引脚（在某些应用场合可以不接）
**单总线数据通信**：
- 单总线系统由一个主机（通常是微处理器）和一个或多个从机设备组成，数据交换仅通过一条信号线实现。
- 当只有一个从机设备时，系统可以按单节点系统操作；当有多个从设备时，则按多节点系统操作。
- 主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连接到数据线上，当不发送数据时，该端口可以释放总线，以便其他设备使用。
- 单总线通常需要一个约为4.7kΩ的上拉电阻，确保总线空闲时处于高电平状态。
- 通信流程包括初始化、识别单总线器件以及数据交换等步骤。主机访问单总线器件时需严格遵循命令序列。
**读写时序**：
- 读写时序至少需要60μs，每两个独立的时序间至少需要1μs的恢复时间。
- 在写时序中，主机将在拉低总线15μs内释放总线，并向单总线器件写入“1”或保持至少60μs低电平写入“0”。
- 读时序中，主机发出读数据命令后，必须立即产生读时序以便单总线器件传输数据。
#### 三、DS18B20的工作过程
**温度测量原理**：
- 内部包含两个振荡器：“低温度系数振荡器”和“高温度系数振荡器”。
- “低温度系数振荡器”的频率随着温度降低而减小，振荡信号送入计数器1。
- “高温度系数振荡器”的振荡频率随温度变化而变化，振荡信号送入计数器2。
- 计数差与温度成正比，通过这种方式计算出实际温度值。
**温度值的存储**：
- 测温结果以9位数据格式存储在内部温度寄存器中，最高位为符号位。
- 9位数据最终以16位补码形式读出，其中符号位扩展为高8位。
- 比较器以四舍五入的方式确定温度寄存器的最低有效位，最大量化误差为±1/2LSB，即0.25℃。
**与传统温度传感器对比**：
- DS18B20可以直接输出数字信号给单片机，无需额外的模数转换器。
- 相比模拟量输出的温度传感器，DS18B20简化了电路设计和程序编写。
#### 四、温度采集应用实例
**硬件接口电路**：
- 实验板上的DS18B20温度传感器接口通常与单片机的某个I/O口相连。
- 数码管用于显示温度值，字形码数据通过另一I/O口送入，各数码管的显示选择信号由不同的I/O口控制。
**软件编程**：
- 使用MPLab IDE软件进行C语言编程，该软件作为编程环境。
- 通过ICD2仿真烧写器将编写的程序下载到增强型PIC实验板上。
- 编程过程中需要考虑如何从DS18B20获取温度数据，并将其转换为合适的格式显示在数码管上。
**DS18B20单总线温度传感器**是一款非常实用的温度检测设备，尤其适用于需要简化电路设计和降低成本的场景。通过简单的硬件接口和编程，可以轻松实现温度的实时监测和显示功能。
