DS18B20温度传感器详解：单总线通信与应用

"DS18B20是一种高精度、低功耗的数字温度传感器，由DALLAS（达拉斯）公司生产。它采用单总线（One-Wire）通信协议，只需要连接到控制器的一个I/O口，并通过一个4.7K的上拉电阻来稳定线路。该传感器有多种封装形式，适用于各种硬件系统，其主要特征包括全数字温度转换、12位分辨率（±0.5℃精度）、-55°C~+125°C的工作范围、内置EEPROM和限温报警功能。每个DS18B20都有独特的64位光刻ROM，便于多设备挂接。" 在DS18B20的内部结构中，有三个关键的存储器类型： 1. ROM：只读存储器，包含56位的序列号和8位CRC码，序列号是设备的唯一标识，出厂时已设定，不可更改。 2. RAM：数据暂存器，9个字节，存储温度转换结果、用户EEPROM的镜像、计数寄存器等信息，断电后数据丢失。 3. EEPROM：非易失性内存，用于存储用户设置的温度报警值和校验数据，共有3个字节。 DS18B20的工作流程分为温度检测和数据处理两部分。在检测阶段，传感器会测量环境温度，并将结果保存在RAM中。在数据处理阶段，控制器可以通过执行特定的ROM指令来访问DS18B20，比如： - Read ROM：用于读取DS18B20的64位ROM，但只能在总线上有一个设备时使用，否则会导致数据冲突。 - Match ROM：指定匹配的序列号，允许控制器与特定的DS18B20通信，适用于多设备挂接。 - Skip ROM：跳过ROM检查，提高通信速度，但在多设备挂接时可能导致数据冲突。 - Search ROM：在多设备环境中，用于按顺序识别所有设备的ROM。 - Alarm Search：查找满足特定温度报警条件的设备。 通过执行Write Scratchpad指令，控制器可以向RAM写入数据，例如设置报警阈值。然后，使用Copy Scratchpad指令将这些值复制到EEPROM中，以便在下次启动时保留设置。温度报警功能允许DS18B20在温度超出预设范围时触发报警状态，直到温度恢复正常。 在实际应用中，DS18B20因其易于使用和高可靠性而广泛应用于各种温度监控系统，如智能家居、工业自动化、环境监测等领域。了解DS18B20的工作原理和接口操作对于单片机开发者来说非常有价值，能够帮助他们设计出高效且准确的温度测量解决方案。