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18B20 温度传感器应用解析
DoYoung 原创
V2.0 2007.3.16
DS18B20
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18B20 温度传感器应用解析
DoYoung 原创
温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时 DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感
器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。对于我
们普通的电子爱好者来说，DS18B20 的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工
作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。
DS18B20 的主要特征：
全数字温度转换及输出。
先进的单总线数据通信。
最高 12 位分辨率，精度可达土 0.5 摄氏度。
12 位分辨率时的最大工作周期为 750 毫秒。
可选择寄生工作方式。
检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)
内置 EEPROM，限温报警功能。
64 位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。
多样封装形式，适应不同硬件系统。
DS18B20 芯片封装结构：
图 1
DS18B20 引脚功能：
·GND 电压地 ·DQ 单数据总线 ·VDD 电源电压 ·NC 空引脚
DS18B20 工作原理及应用：
DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周
期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解 18B20 的内
部存储器资源。18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是：
ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（DS18B20 的编码是
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19H），后面 48 位是芯片唯一的序列号，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 码（冗余校验）。数据在
出产时设置不由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM。
RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20 共 9 个字节 RAM，
每个字节为 8 位。第 1、2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 3、4 个字节是用户 EEPROM（常
用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM
的镜像。第 6、7、8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样
也是内部温度转换、计算的暂存单元。第 9 个字节为前 8 个字节的 CRC 码。EEPROM 非易失性
记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20 共 3 位 EEPROM，
并在 RAM 都存在镜像，以方便用户操作。
RAM 及 EEPROM 结构图：
图 2
我们在每一次读温度之前都必须进行复杂的且精准时序的处理，因为 DS18B20 的硬件简单结果就
会导致软件的巨大开消，也是尽力减少有形资产转化为无形资产的投入，是一种较好的节约之道。
控制器对 18B20 操作流程：
1， 复位：首先我们必须对 DS18B20 芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给 DS18B20
单总线至少 480uS 的低电平信号。当 18B20 接到此复位信号后则会在 15~60uS 后回发一个芯片
的存在脉冲。
2， 存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在 15~60uS 后接
收存在脉冲，存在脉冲为一个 60~240uS 的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，
接下来将会是控制器与 18B20 间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路
都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。
3， 控制器发送 ROM 指令：双方打完了招呼之后最要将进行交流了，ROM 指令共有 5 条，每
一个工作周期只能发一条，ROM 指令分别是读 ROM 数据、指定匹配芯片、跳跃 ROM、芯片搜索、
报警芯片搜索。ROM 指令为 8 位长度，功能是对片内的 64 位光刻 ROM 进行操作。其主要目的是
为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总线上可以同时挂接多个器件，并通过
每个器件上所独有的 ID 号来区别，一般只挂接单个 18B20 芯片时可以跳过 ROM 指令（注意：此
处指的跳过 ROM 指令并非不发送 ROM 指令，而是用特有的一条“跳过指令”）。ROM 指令在下文
有详细的介绍。
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