单线数字温度传感器的原理与应用

发布时间:2007/9/12 0:00:00 访问次数:491

摘　要：介绍单线数字温度传感器DS1820的特性及工作原理，给出了DS1820与89C51单片机接口的应用实例，以及由DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。

关键词：单线制（1-Wire) 时隙 A/D变换

美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS182,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行数所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（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提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。

本文给出了DS1820与89C51单片机接口的应用实例和DS1820组成温度检测系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。

１ DS1820的特性

·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℃

·九位温度读数

·A/D变换时间为200ms

·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

２ DS1820引脚及功能

DS1820的引脚见图１（PR35封装）。

GND：地；

DQ：数据输入／输出脚（单线接口，可作寄生供电）；

VDD：电源电压。

３ DS1820的工作原理

DS1820的内部结构如图２所示。由图２可知，DS1820由三个主要数字器件组成：

① 64bit闪速ROM；②温度传感器；③非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的结构如下：

它既可寄生供电也可由外部５Ｖ电源供电。在寄生供电情况下，当总线为高电平时，DS1820从总线上获得能量并储存在内部电容上当总线为低电平时，由电容向DS1820供电。

DS1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55℃时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55℃。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位，其结构如下：

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。

系统对DS1820的操作以ROM命令和存储器命令形式出现。

3.1 ROM命令代码及其含义

·READROM命令代码［33H］：如果只有一片DS1820，可用此命令读出其序列号，若在线DS1820多于一个，将发生冲突。

·MATCHROM命令代码［55H］：多个DS1820在线时，可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820，此后的命令就针对该DS1820。

·SKIPROM命令代码［CCH］：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。

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