DS18B20 是一款高精度的数字温度传感器,由 Dallas Semiconductor(现Maxim Integrated)制造。这款芯片因其独特的单线通信协议和广泛的温度测量范围而被广泛应用。以下是关于DS18B20的详细解读:
1. 封装与管脚定义:
DS18B20 的常见封装包括TO-92、DS(SO)和 μSOP(DS18B20U)。芯片有三个管脚:DQ(数据线)、VDD(电源)和GND(接地)。其中,DQ不仅用于数据传输,还能在寄生电源模式下为芯片供电。寄生电源模式下,DS18B20能在总线高电平期间从总线汲取能量,存储于内部的电容Cpp中,低电平时释放电能供芯片工作。
2. 电路连接方式:
- 外部供电模式:单个或多个DS18B20可以通过并联的方式连接到单总线上,每个器件的DQ线需通过一个弱上拉电阻连接到电源,以确保数据线在未被驱动时处于高电平。
- 寄生电源模式:在这种模式下,DS18B20仅通过单总线获取能量,无需外部电源,简化了电路设计。
3. 单总线协议:
DS18B20 使用的是达拉斯公司的单总线协议,允许多个具有唯一64位序列号的DS18B20共用一根数据线。微处理器通过识别每个器件的序列号来区分它们,从而实现对多个温度传感器的独立控制。
4. 内部寄存器与工作原理:
- DS18B20 包含多个内部寄存器,如温度寄存器、配置寄存器等,用于存储温度测量结果和配置信息。
- 工作流程大致为:启动后进入低功耗状态,收到测量指令[44H]后开始温度转换,并将结果存入高速暂存器的温度寄存器。之后,通过读时隙指令,单片机可以从DS18B20读取温度数据。在寄生电源模式下,读时隙过程更为复杂,需要确保总线在转换过程中被拉高以提供能量。
- 温度比较:DS18B20会将测量值与用户设定的TH和TL寄存器值比较,若超出阈值,会设置报警标志,供微处理器通过报警搜索命令检测。
5. 单片机编程:
与DS18B20的通信主要是通过编写特定的单片机程序来实现,包括发送控制指令、读取温度数据、设置配置寄存器等。这些程序通常会包含初始化单总线、发送和接收数据、处理中断和检测报警等功能。
DS18B20的这些特性使得它成为一种理想的温度测量解决方案,尤其适合于需要远程监控或分布式温度传感的场合,如智能家居、工业自动化、环境监控等领域。其简单的电路连接、独特的通信方式和内置的温度转换能力,大大降低了系统设计的复杂性。