DS18B20单总线温度传感器：工作原理与应用

"DS18B20是一种由DALLAS公司生产的数字温度传感器，具有1-Wire（单总线）通信协议，允许在单一数据线上连接多个设备。这款传感器的特点包括仅需一个端口进行通信，每个器件都有独特的序列号，无需额外组件即可进行温度测量，工作范围在-55℃到+125℃，并且用户可选择9位到12位的分辨率。DS18B20内部包含64位ROM存储序列号和9字节的暂存器，其中包含温度寄存器、报警触发器和配置寄存器。传感器内部还有电容CPP，用于在总线低电平时提供电源。温度寄存器以12位二进制补码的形式存储数据，以0.0625℃/LSB的精度表示温度。" DS18B20的工作原理主要基于其单总线通信方式，这意味着所有通信只需一根数据线完成，大大简化了硬件设计。传感器的DQ引脚既是数字输入也是输出，同时在使用寄生电源模式时可以为器件供电。引脚VDD则在非寄生电源模式下需要接地。 DS18B20的内部结构包括64位ROM，用于存储唯一的64位序列号，使得每个传感器都可以被唯一识别。9字节的暂存器中，最重要的部分是温度寄存器，它存储当前的温度值，以12位或9位二进制补码形式表示，最高5位表示符号，0表示正温度，1表示负温度。温度的分辨率可以通过配置寄存器进行调整，最高可达12位，提供0.0625℃的精度。此外，还有上限和下限报警触发器，可以设定温度阈值，当温度超过设定范围时，传感器会发送报警信号。 在硬件应用中，DS18B20可以通过简单的上拉电阻连接到微控制器的端口，利用总线的高电平期间充电电容CPP，保证在低电平期间传感器的正常工作。这种设计使得DS18B20成为构建分布式温度监测系统的理想选择，因为可以在同一根数据线上连接多个传感器，大大降低了布线成本和复杂性。 至于编程，DS18B20的驱动程序通常包括C语言和汇编语言版本，可以直接应用于工程中，通过与微控制器的单总线接口交互，读取并处理温度数据。在实际应用中，根据具体需求，可能需要对这些代码进行适当的修改和优化，以适应不同的系统环境和性能要求。