DS18B20温度传感器的工作原理探析

徐锦钢鄢 妍/.江西师范大学科学技术学院 .江西机电职业技术学院

DS18B20温度传感器的工作原理探析

徐锦钢1鄢 妍2/1.江西师范大学科学技术学院 2.江西机电职业技术学院

本文围绕DS18B20温度传感器的工作原理展开论述，使用proteus仿真软件设计和绘制了DS18B20的测温电路图，并通过1602液晶显示器观察DS18B20测得的温度值，验证了DS18B20测温电路及程序设计的正确性，并给出了部分C程序代码。

DS18B20；测温；仿真

1.DS18B20温度传感器简介

DS18B20是DALLAS公司生产的一种温度传感器，具有体积小、先进的单总线数据通信方式、全数字温度转换及输出、测量精度可达土0.5℃、检测温度范围宽（可达-55℃～+125℃）等优点，因此使得DS18B20应用非常广泛[1]。

2.电路连接

电路连接如上图1所示，主要包括AT89S52单片机、DS18B20和1个1602型液晶显示器。DS18B20组成的温度测量系统线路非常简单，只要求1个接口就可实现通信，图中DS18B20的第2脚（DQ）即为数据通信端，接至单片机的P3.3口，传输命令字和温度信号。DS18B20的第3脚（VCC）接5V电源，第1脚（GND）接地。1602液晶数据端（D0-D7）接至单片机P0口，控制端（RS、RW、EN）分别接至单片机P2.0、P2.1、P2.2口。

图1 电路连接图

3.DS18B20单总线内部构造介绍

图2 DS18B20单总线开漏等效电路

单总线系统只有1根数据线，主机或者从机设备通过1个漏极开路或三态接口连接至该数据线，这样使得主机或者从机设备在不发送数据时可释放数据总线，以便总线可被其他设备使用。图2给出了DS18B20单总线开漏等效电路，单总线要求外接1个约为5K欧姆的上拉电阻，以保证总线闲置时为高电平，如图1中的电阻R1所示[2]。

4.DS18B20温 度传感器程序设计

单总线器件要求严格遵守相应的通信协议，如此才能保证数据传输的完整性，这种协议一般定义了若干种类型的信号，包括器件复位、读数据、写数据，均由主机（即单片机）发出同步信号，所有的命令字和数据字都是低位在前，高位在后。

本文编写了一个完整的DS18B20测量显示程序，主要包括DS18b20初始化函数、主机写字节数据函数、主机读字节数据函数、开始温度转换、温度获取及数据修正函数。下面以其中的前4个函数示例，并给出注解。

4.1 DS18b20初始化函数

单总线的所有操作均是从1个初始化序列开始的，初始化序列包括1个由总线控制器发出的复位脉冲和随后由从机回发的应答脉冲，函数程序代码如下：

void Init_DS18B20()

{

uint i;

DQ=0;//拉低总线开始复位

i=103;

while(i>0)i--;//短暂延时

ds=1;//主机写1，释放总线

i=4;

while(i>0)i--;//短暂延时

}

4.2 主机写字节数据函数

void write_byte(uchar dat)

{

uchar i;

for(i=0;i<8;i++)

{

DQ=0;//主机拉低DQ

dat>>=1;//待输出位通过移位操作先进入PSW的CY位

DQ=CY;

delay(8);

DQ=1;

}

}

4.3 主机读字节数据函数

void read_byte()

{

uchar i,dat=0;

for(i=0x01;i!=0;i<<=1)

{

DQ=0;_nop_();//主机拉低DQ，开始读时隙

DQ=1;_nop_();//主机释放DQ，准备读

if(DQ)

{dat|=i;}//1us后主机开始读取1位

delay(8);//实际延时77us

}

return dat;//将读到的字节数返回

}

4.4 开始温度转换函数

void tempchang(void)

{

Init_DS18B20();//初始化

delay(1);

write_byte(0xcc);//写命令字0xcc，跳过读取ROM序列号

write_byte(0x44);//写命令字0x44，启动温度转换

}

5.电路功能测试

按照图1搭好电路后，调节DS18B20器件上的温度增减按键，模拟外界温度的变化,单片机在获取温度值后，将温度值显示在1602液晶上，如图中测得温度为26℃时，液晶也显示为26℃，见下图3所示，说明电路连接及程序编写均正确无误。

图3 测试结果

6.结束语

本文采用单片机作为主控制器，设计了基于DS18B20的温度测量显示电路，论述了DS18B20的工作原理，给出了部分测试程序并注解。通过测试，DS18B20能够正常测温，电路工作正常。

[1]DS18B20芯片手册[DB/OL].百度文库，2007-03.

[2]彭 伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京：电子工业出版社，2014-03.

徐锦钢（1983-），男，江西高安人，讲师，硕士研究生，研究方向：电子信息工程。