摘 要： 摘要介绍美国dallas公司的单线数字温度传感器ds18b20在其前代产品ds1820基础上的新特性和与单片机的较详细的接口电路及读写时序，并针对它在桥梁混凝土测温系统的应用中出现的与硬件和软件有关的问题给出解决方法。

关键词：ds18b20 混凝土 测温单片机

　 概述

　　秦皇岛-沈阳高速铁路客运专线上有许多要架桥的路段，而在远离桥梁厂的野外现场浇制桥梁时，为保证梁身浇注的质量，须做到：① 养护时梁内任意两点之间的温度差不能超过规定值；② 混凝土浇注后14天的水化热温度曲线须符合所用规格混凝土的水化热温度曲线；③ 混凝土受太阳照射后桥身的各个部位的热胀冷缩不同，导致桥面和腹板出现日照温差，产生温度应力，此应力不能超过一安全极限值，否则将影响桥梁的承载力。本系统采用ds18b20和单片机及其外围电路构成完整的温度采集及数据传送电路，用于采集混凝土浇注后14天内的水化热温度及第14天以后，1年内的日照温差，并存入数据库，对桥梁的质量及使用年限进行评估和预测。

一、 ds18b20新特点和结构

　　ds18b20是美国dallas公司继ds1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较ds1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

　　1. ds18b20的新性能

　　(1) 可用数据线供电，电压范围：3.0~5.5v；

　　(2) 测温范围：-55~+125℃，在-10~+85℃时精度为±0.5℃；

　　(3) 可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；

　　(4) 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字；

　　(5) 负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

　　2. ds18b20的外形及引脚说明

　　外形如图1所示。其体积只有ds1820的一半，引脚定义相同。

　

1（gnd）：地

2（dq）：单线运用的数据输入输出引脚

3（vdd）：可选的电源引脚 图 1 ds18b20引脚结构图

　　3. ds18b20内部结构

　　（1） ds18b20的内部结构如图 2 所示。

图 2 ds18b20内部结构图 ds18b20有4个主要的数据部件：

① 64位激光rom。64位激光rom从高位到低位依次为8位crc、48位序列号和8位家族代码(28h)组成。

② 温度灵敏元件。

③ 非易失性温度报警触发器th和tl。可通过软件写入用户报警上下限值。

④ 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。ds18b20在工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图3所示。其中，tm：测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；r0、r1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如表1所列，出厂时r0、r1置为缺省值：r0=1，r1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。

　

tm r1 r0 1 1 1 1 1 msb lsb 图 3 ds18b20配置寄存器结构图

表 1 配置寄存器与分辨率关系表

r0 r1 温度计分辨率/bit 最大转换时间/ms 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0 11 375 1 1 12 750 　　（2） 高速暂存存储器

　　高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如图4所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图5所示。对应的温度计算：当符号位s=0时，直接将二进制位转换为十进制；当s=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表 2是对应的一部分温度值。

　

温度低位 温度高位 th tl 配置 保留 保留 保留 8位crc lsb msb 图 4 ds18b20 存储器映像图

图 5 温度值格式图

表 2 ds18b20 温度数据表

　

温度/℃ 二进制表示 十六进制表示 +125

+25.0625

+10.125

+0.5

0

-0.5

-10.125

-25.0625

-55 00000111 11010000

00000001 10010001

00000000 10100010

00000000 00001000

00000000 00000000

11111111 11111000

11111111 01011110

11111110 01101111

11111100 10010000 07d0h

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