基于DS1820的单总线多点测温技术

　　随着科学技术的发展，特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国Dallas半导体公司推出的数字化温度传感器DS1820采用单总线协议，即与微机接口仅需占用1个I/O端口，无需任何外部元件，直接将温度转化成数字信号，以9位数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。

　　1 DS1820简介

　　DS1820是美国DALLAS公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板(ON-BOARD)专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只晶体管大小的集成电路内，内部结构如图1所示。

　　与其他温度传感器相比，DS1820具有以下特性：

　　(1)独特的单线接口方式。DS1820在与微处理器连接时仅需要1条口线即可实现微处理器与DS1820的双向通信。

　　(2)DS1820支持多点组网功能。多个DS1820可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。

　　(3)DS1820在使用中不需要任何外围元件。

　　(4)测温范围为-55～+125℃，固有测温分辨率为0.5℃。

　　(5)测量结果以9位数字量方式串行传送。

　　2 工作原理

　　DS1820测温原理如图2所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化，其振荡率有明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

　　图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS1820特点如下：硬件接口简单，性能稳定，单线接口，仅需一根口线与MCU连接，无需外围元件;由总线提供电源;测温范围为-55～+75℃;精度为0.5℃;9位温度读数;A/D变换时间为200 ms;用户自设定温度报警上下限，其值是非易失性的;报警搜索命令可识别哪片DS1820超温度限。

　　3 温度检测系统设计

　　3.1 硬件设计

　　由于每片DS1820含有惟一的硅串行数，所以在一条总线上可挂接多个DS1820芯片。从DS1820读出信息或写入DS1820信息，仅需要1根口线(单线接口)。读/写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。DS1820提供9位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将DS1820信号线与单片机一位口线相连，单片机可挂接多片DS1820，从而实现多点温度检测系统。由于DS1820只有3个引脚，其中2根是电源线VDD和GND，另外两根用作总线DQ(DataIn/Out)，由于其输出和输入均是数字信号，且与TTL电平兼容，因此可以与微处理器直接进行接口，从而省去了一般传感器所必需的中间转换环节。