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嵌入式微型数字温度传感器DS18B20的应用(一)
   温度是影响传感器性能的一个关键因素,温度补偿对于提高传感器的性能起到关键作用,在研制新一代的传感器中,温度测量的难题以再一次摆在人们的面前。在小于2 cm的空间内放置一个传统的S0-8或T0-92封装的器件都显得拥挤,更何况还要放置一个非主要功能的温度传感器了。因此,如何在传感器极小的空间内精确地测量、传输、处理温度信息是制约传感器性能和体积的关键,采用进口高性能、小体积、数字化温度元件DS18B20可以很好地解决这个问题,另外,有些传感器需要多点温度补偿,只需将多个DS18B20并联就可以解决这个问题,无需增加硬件,电路非常简单。

1、DS18B20和“一线”总线   

纵观国际上现有的温度传感器的变化,总的趋势是从模拟向数字转变,相应的体积也在不断减小。在体积非常苛刻的传感器中使用高精度、数字输出型的温度传感器DS18B20最为符合要求。与以往模拟温度信号的输出不同,DS18B20可通过数据线供电,它将电源线和信号线复合在一起,仅使用一条口线;支持一线总线接口,既数字温度输出通过“一线”总线协议,总线接口只需一个端口进行通讯,每个芯片唯一编码,支持联网寻址,适合多点分布应用,接口电路非常简单,无需增加硬件。   

这种一线总线的数字方式传输的另一个优点是大大提高了系统的抗干扰性,适合于恶劣环境的现场温度测量。DS18B20测温范围为-55~+125℃,在-10~+85℃的范围内,精度为±0.5℃,温度以9~12位数字量读出,分辨率为0.062 5,现场温度直接以数字方式传输; DS18B20真正令人惊奇的是其μSOP封装,这种封装只有3.0 mm×6.4 mm的水平尺寸,高度小于1.2 mm,大大减小了体积,这样可以节省更多的空间,非常适合用于对尺寸要求严格的传感器的狭窄空间中使用; 3~5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便;通过程序可以设定9~12位的分辨率,精度为±0.5℃,测量温度存储在E2PROM中,掉电后依然保存,性能价格比也非常出色!它内部主要由64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL以及内部寄存器四部分组成。  

1.1 DS18B20的“一线”总线标识序号每一个DS18B20都有一个唯一的64位的“一线”总线标识序号,存放在DS18B20的内部ROM(只读存储器)中。开始8位是产品类型编码,接着的48位是每个器件的唯一序号,最后8位是前面56位的CRC码。  

ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的  

1.2 DS18B20的温度数据表示格式DS18B20中有用于存储测得温度值的2个8位寄存器,它们存储的温度数据由2个字节组成,分别为LS Byte(低字节)和MS Byte(高字节),MS Byte的高5位存放温度值的符号,如果温度为负(℃),则MS Byte的高5位全为1,否则全为0。MS Byte的低3位用于存放温度值的补码,如果测得的温度大于0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度,如果温度小于0,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度.

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