DS18B20在16路测温系统中的应用

　　1　概述

　　DS18B20是一种数字化的温度传感器,数据输出9~12位可以通过编程进行选择。当选用12位输出时,最大温度转换时间为750ms。该器件采用单线通讯,可以允许在通讯总线上级联多个DS18B20器件,所以很适合多点测温。在DS18B20片内设有报警单元,用户可以定义报警的上下限。在完成温度转换后,与贮存在寄存器中的用户补码触发报警TH值和TL值进行比较,而触发报警。为了适应不同场合的测温要求,DS18B20采用三种封装形式TO292, 8脚SO, 8脚μSOP。TO292可用于远距离测温,后两种可安装于仪器设备的内部,用于环境温度监测或室内温度监测等。

　　该器件的供电也很灵活,可使用DC3.0V~5.5V外部供电,也可以采用寄生取电模式供电,即把电源端和地端短路接地而在数据通讯线上寄生取电。此外, DS18B20还有应用简单无需任何外围元件、测温范围广(-55℃~+125℃)、测温精度高(-10℃~+85℃范围内精度±0.5℃)等特点,可以应用于恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计以及其他热敏感系统。

　　2　DS18B20的内部结构

　　DS18B20外部封装简单,也无须配置任何外围硬件,但由于它的功能齐全,不仅是一个温度敏感器件,而且还有其他一些功能单元(见图1)。

　　2.1　寄生电源控制单元

　　它有一个控制电路和一个供电感知单元,该感知单元可以通过给出“读供电指令B4H”,来确定是寄生取电还是外部供电。当寄生取电时,总线上的电平为低,而外部供电时总线上的电平为高。若使用寄生电源则DS18B20在温度转换期间必须通过MOSFET管把总线拉高(见图2)。使用寄生电源,对于远距离测温比较有利,它不但可以省去一根电源线,而且还避免了远距离供电的电压跌落。但一般情况下,当测温超过+100℃时,不推荐使用寄生电源,因为寄生电源是靠单总线上的高电平给Cpp充电来维持的,而在这种高温下, DS18B20可能会出现较大的漏电流,使Cpp无法承受从而使通讯中止。

　　2.2　64位ROM单元

　　每个DS18B20都会有一个独有的64位序列号存放在只读存贮器ROM中,按自左至右的顺序排列,见表1,左边8位是其他56位的循环冗余位数校验码CRC,中间48位是DS18B20的唯一的序列号,利用这个序列号可以对DS18B20寻址,理论上讲这种寻址的个数不受限制,右边的8位是DS18B20族的产品类别编码。

　　2.3　单总线接口

　　使用单总线结构来控制一个或多个DS18B20,所有的数据、命令都通过这根总线来传送。这种接口方式是三态或开漏方式,当对一个DS18B20操作时,其他处于高阻状态,互不影响。操作结束后,释放数据线,再根据DS18B20的序列号寻址其他器件。单总线硬件结构见图3。在接口的外部加一个4.7kΩ的上拉电阻,使空闲时的单总线为高电平。