嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的单总线数字温度传感器原理及应用技术中的单总线数字温度传感器原理及应用
摘要： 介绍了单总线原理及单总线数字式温度传感器DS1820的工作原理、结构，并给出了用DS1820和89C52
单片机构成的单线多点温度测控系统的硬件应用电路及软件框图。 关键词：单总线； 数字温度传感器； 多
点温度测控 中图分类号：TP212 文献标识码：B 文章编号：1 前言 随着科学技术的发展，特别是现代
仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向[1]。美国Dallas半导体公司推出的数字
化温度传感器DS1820采用单总线协议，即与微机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，直接将温度
转化成数字信号，以9位数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器
摘要： 介绍了单总线原理及单总线数字式温度传感器DS1820的工作原理、结构，并给出了用DS1820和89C52 单片机构
成的单线多点温度测控系统的硬件应用电路及软件框图。
关键词：单总线； 数字温度传感器； 多点温度测控
中图分类号：TP212 文献标识码：B 文章编号：
1 前言
随着科学技术的发展，特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向[1]。美国
Dallas半导体公司推出的数字化温度传感器DS1820采用单总线协议，即与微机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元
件，直接将温度转化成数字信号，以9位数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。
2 工作原理
目前大多数传感器系统都采用放大--传输--数模转换这种处理模式。这种模式一般要占用数条数据/控制线，限制了单片机
功能的扩展。而一线总线技术则很好地解决了这个问题。一线总线技术就是在一条总线上仅有一个主系统和若干个从系统组成
的计算机应用系统。由于总线上的所有器件都通过一条信号线传输信息，总线上的每个器件在不同的时间段驱动总线，这相当
于把数据总线、地址总线和控制总线合在了一起。所以整个系统要按单总线协议规定的时序进行工作。为了使其它设备也能使
用这条总线，一线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它设备。一线总线在外部需
要一个上拉电阻器，所以在总线空闲时是高电平。挂在单总线上的器件称为单总线器件，为了区分总线上的不同器件，生产单
总线器件时，厂家都刻录了一个64位的二进制ROM代码作为芯片的唯一序列号。这样通过寻址就可以把每个器件识别出来。
64位ROM的结构如下：开始8位是产品类型的编号（DS1820为10H），接着是每个器件的唯一的序号，共有48位，最后8位
是前56位的CRC校验码，这也是多个DS1820可以采用一线进行通信的原因。
3 DS1820介绍
DS1820是美国Dallas半导体公司推出的第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗
干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理[2]。
DS1820的工作原理是：DS1820采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其中 GND为地；I/O为数据输入/输出端（即单线总
线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平；VDD是外部+5V电源端，不用时应接地；NC为空脚。图1所示为DS1820的内
部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用
于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL解发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。
DS1820特点如下：硬件接口简单，性能稳定，单线接口，仅需一根口线与MCU连接无需外围元件；由总线提供电源；测
温范围为-55～75℃；精度为0.5℃；9位温度读数；A/D变换时间为200ms；用户自设定温度报警上下限，其值是非易失性
的；报警搜索命令可识别那片DS1820超温度限。
DS1820的温度测量原理如下[3]：DS1820测量温度时使用特有的温度测量技术，其测量电路框图如图2所示。内部计数器
对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时，振荡器的脉冲无法
通过门电路。计数器设置为-55℃时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温
度高于-55℃。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果
门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位。
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