数字式温度传感器DS18B20的应用

程晓芳

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

数字式温度传感器DS18B20的应用

程晓芳

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300）

通过对比数字温度传感器DS18B20与传统温度传感器、模拟集成温度传感器的差异，介绍数字温度传感器DS18B20的特性、结构，结合DS18B20的应用设计一款温控报警器。

DS18B20；温控报警；单片机；温度测试

温度的测量主要依靠各种传感工具，温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。温度传感器的发展分为三个阶段，最早的是传统的分立式温度传感器，第二个阶段是模拟集成温度传感器，第三个阶段是智能温度传感器。传统的温度测量系统常采用热电偶或热敏电阻进行温度测量，在工业测量中应用最广泛。热电偶具有较广的测量范围、不会自动加热、坚固耐用等优点，其缺点是灵敏度较低，稳定性较差。热敏电阻器具有灵敏度较高，精度较高，坚固耐用，包装灵活等优点，但自动加热的困扰是设计时必须考虑的因素。传统的温度检测必须经过A/D转换电路转换成数字信号才能由微处理器处理。

集成温度传感器包括模拟集成温度传感器和数字式温度传感器，其优点主要体现在功耗低、可提供小型封装产品、成本低等。20世纪80年代出现了模拟集成温度传感器，采用硅半导体集成工艺制成，主要特点是功能单一、测温误差小、体积小、灵敏度高，适合远距离测温，目前在国内仍然普遍使用。20世纪90年代中期出现了智能温度传感器，集微电子技术、计算机技术和自动测试技术于一体。其特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适用与各种微控制器配合使用，其智能化水平受软件水平影响。

1 数字温度传感器DS18B20简介

数字温度传感器与传统的温度检测相比，使用集成芯片，采用单总线技术，有效减小了外界的干扰，提高了测量的精度，能直接将被测温度转化为串行数字信号提供给处理器，接口简单，使数据传输和处理简单化。电路的集成使电路的制作和调试更加方便简洁，缩短了开发周期，降低了成本。

数字温度传感器DS18B20是由美国DALLAS公司生产的可编程的智能温度传感器，集成温度感测、信号转换、A/D转换和加热功能于一个芯片上。与热电偶或热敏电阻等传统测温元件相比，能直接读出被测温度，可以保证传输精度，还能根据实际需求通过编程实现9至12位的读数方式，操作方便，成本低廉。

2 数字温度传感器DS18B20特点

1）电压范围为3.0～5.5V，在寄生电源供电方式下可由一条数据线供电。

2）独特的单线接口方式，DS18B20与中央处理器连接时只需要一条口线即可实现双向通讯。3）测温范围常为-55～＋125℃，最高精度为0.062 5℃。4）减少了外围元件，所有传感元件及转换电路集成在如一只晶体管形状的集成电路内，可实现测温电路。

5）可编程的分辨率为9～12位，在9位分辨率时最迟可以在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最迟可以在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。

6）内部有温度上、下限报警功能。

7）电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

8）内部的电可擦除只读存储器确保在系统掉电以后，仍可保存分辨率及报警温度的设定值，具有掉电保护功能。

3 DS18B20的内部结构

DS18B20内部结构主要由温度传感器、64位光刻ROM、高速暂存器RAM和非易失性的电可擦除寄存器（EEPROM）等四部分组成。ROM使每个DS1B20都有一个独特的64位序列号，所以容许多个DS18B20同时连接在一根单线总线上。高速暂存器包含了两个字节的用来存储温度传感器传输数据的温度寄存器。非挥发的温度报警触发器TH和TL以及一个字节的配置寄存器包含在电可擦除只读存储器内。配置寄存器容许用户将温度的精度设定为9，10，11和12位。温度传感器实现测量温度，提供16位二进制形式。

4 温度传感器DS18B20应用

设计一款温控报警器，应用智能传感器DS18B20作为检测元件，可以直接读出被测温度值，测温范围为-55～+125℃，提供9～12位摄氏温度测量精度而且有一个高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。选用AT89C51构建最小系统，采用3线制与单片机相连，不需要外部硬件电路，具有使用方便简易和成本低廉的特点。单片机可通过单线接口读取数据，LED数码管作为显示器件。

采用寄生电源供电方式，要确保DS18B20与单片机的接口电路在其变换期得到足够的电源电流，故在I/O线提供一强的上拉，即在DQ与单片机接口处必须填加上拉电阻，该电阻一般为4.7K，VDD引脚必须接地。采用寄生电源供电在进行远距离测温时非常方便温度高于100℃，不推荐使用寄生电源。采用外部电源供电方式，DS18B20由VDD引脚接入工作电源，不需要强上拉，GND引脚不能悬空。工程实践中，多点测温电路适合采用外部电源供电，工作稳定可靠，抗干扰能力较强。

The Application of Digital Temperature Sensor DS18B20

Cheng Xiao-fang

By comparing the difference between digital temperature sensor DS18B20 and traditional temperature sensor and analog integrated temperature sensor，this paper introduces the characteristics and structure of digital temperature sensor DS18B20，and designs a temperature control alarm with DS18B20.

DS18B20；temperature control alarm；MCU；temperature test

TP212.1

A

1003–6490（2016）10–0100–01

2016–10–06

本论文受基金Gfy 16-18的支持。

程晓芳（1983—），女，山西临汾人，讲师，主要从事应用电子技术教育教学研究工作。