【项目10-任务13-小组19】DS18B20温度传感器——我与你的初相识

别看图这么大，实际上呀它的体积超小超小。上面这个元件，它叫DS18B20温度传感器！

这是“一线总线”接口的数字化温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它不仅体积小，而且适用电压宽、与微处理器的接口更为简单。但因为是一线总接式其对时序脉冲的精度要求高。

那上面提到的“一线总线”是啥意思？

字面意思，用一根总线实现主设备对从设备的控制。所有的数据和命令都在这根线上传送，首先传送的是最低位。

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为了使其他设备也能使用这根线，一根总线协议采用了一个三态门，使得每一个设备在不传送数据时空出该数据线给其他设备。一根总线在外部设备需要一个上拉电阻器，所以总线空闲时总是高水平。为了保证信号的完整性，一根总线协议定义了以下几种信号：复位脉冲、存在脉冲、读写0或1。除存在脉冲外，其他的信号均由主设备初始化。

DS18B20引脚定义：

(1)DQ为数字信号输入/输出端；

(2)GND为电源地；

(3)VCC为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

可能在某些地方你还会见到DS18B20温度传感器的外接供电电源输入端不叫VCC，而叫VDD，区别就在于VDD端口要求3.0V—5.5V电压，而VCC端口必须保证电源在5V。

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我们再来了解一下这个小元件的特点：

1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电 。

到这里，又有人想问了。啥叫寄生电源呐？这个问题很简单，寄生电源是一种供电方式，通过数据线供电，输出端近似恒压电源，但是输出电流可是非常小的。

2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一 只三极管的集成电路内。

5、温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。

6、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃ 和0.0625℃，可实现高精度测温，这里的分辨率位数选择由内部配置寄存器控制选择。

配置寄存器竟有如此功能?别急，等到下面我再给你讲讲。

7、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。

8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一根总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。

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内部结构

DS18B20内部结构示意图

配置寄存器是来配置不同的位数来选择温度检测精度的。

占用8个字节，如下图所示。

配置寄存器

要看的只是R1和R0，低5位固定为1，

TM固定是1表示可以开始工作，

R0和R1用来设置DS18B20的精度，可设置为9，10，11或12位，对应的分辨率温度是0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。

 R0和R1具体如何设置其精度呢？且看下表分解。

精度控制

一般默认R0 R1为11，即精度是12位。

高速暂存存储器由9个字节组成：

高速暂存寄存器

说明两点：

(1)LS和MS分别是所测温度的低位和高位所在的字节

(2)高温限值和低温限值是指当前所要测的温度范围 

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温度数据格式如下：

温度数据格式

(1)LS是温度的低位所在，2^-1后面是负数的是小数部分，前面是整数部分

(2)MS是温度的高位所在，前面那5个S 是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为‘0’，只要将测到的数值乘以0.0625（默认精度是12位）即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为‘1’，测到的数值需要取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。

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温度与数据对应关系如下：

温度数据对应关系

举栗子吧！

※我们要计算+85°C，高5位是0，后面的11位才是我们需要的数据位，后面的数据换算成十进制是1360，所以温度是1360*0.625 = 85°C

※再比如我们计算-0.5°C前5位是1，后面的11位先取反变成1111 1000 0000 0111，再加1变成 1111 1000 000 1000换算成十进制再乘0.625就是0.5了。