DS18B20数字温度传感器的终极指南

DS18B20数字温度传感器的终极指南

DS18B20是一种常用的数字温度传感器。它输出一个数字信号，并具有小尺寸，低硬件开销，强大的抗干扰能力和高精度的特征。在本文中，我们将从结构，特征，工作原理，PIN布置等方面一一介绍DS18B20传感器。

什麼是DS18B20？

DS18B20是美国达拉斯半导体在美国产生的第一个温度传感器，以支持“单一总线”界面。它具有低功耗，强大的抗干扰能力，易于匹配处理器的优势，可以将温度直接通过线路转换为数字信号。DS18B20使用1线路通信，仅是数据线（以及地面）和微控制器通信。传感器的温度检测范围为-55°C至125°C，当温度范围超过-10°C至85°C时，精度也约为±0.5°C。此外，DS18B20可以直接从数据线供电，而无需外部电源。

与传统的热敏电阻不同，它利用单一总线技术有效地最大程度地减少了外部干扰并提高测量精度。同时，它可以直接将测得的温度转换为微型计算机处理的串行数字信号，从而使数据传输和处理通过简单的接口简单。

替换和等效物

-DS18B20+
-DS18B20+T＆R
-DS1821C+

DS18B20的内部结构

该传感器主要由4次组成，即64位ROM，温度传感器，非挥发性温度警报触发器TM和配置寄存器。RO中的64位序列号在离开工厂之前进行绘制。它可以被视为DS18E20的地址序列号。每个DS18E20的64位序列号不同。64位ROM的环状冗余检查代码（CRC = K〜8+X〜5+X〜4+1）。ROM的功能是使每个DS18B20都不同，以便可以将多个DS18B20连接到一个总线。

DS18B20传感器的功能

单线传输

DS18B20使用单线传输协议（1-WIRE）进行通信。该协议允许DS18B20仅使用一根数据电缆进行通信，以进行数据传输和电源。

范围很大

传感器可以在-55°C至125°C的温度范围内测量，使其适合于广泛的温度监测需求。

多点测量

使用1线总线，我们可以连接多个DS18B20传感器进行多点温度测量。

唯一的硬件地址

每个DS18B20传感器都有一个独特的64位硬件地址，该地址在生产过程中由制造商自动分配。这个64位硬件地址与传感器的型号，生产日期和序列号相关联，因此每个传感器都有自己的独特身份。有了这个64位硬件地址，可以单独识别和通信传感器。

数字输出

DS18B20输出数字温度值，可以直接与数字系统集成，而无需模拟信号转换。

高准确率

DS18B20传感器具有最大精度为±0.5°C的温度，使其适用于需要高精度的应用场景。

低功耗

传感器从3 V至5.5 V的电源电压范围运行。其低功耗使其非常适合需要长时间长时间进行连续温度监测的场景。该传感器的功耗很低，以至于可以长时间工作而不会降解性能。

DS18B20如何工作？

DS18B20的读取和写入时间以及温度测量原理与DS1820的读数相同，但是由于分辨率不同，获得的温度值数字数量不同。与DS1820相比，DS18B20的温度转换延时时间从2秒缩短到750毫秒。温度系数晶体振荡器的振荡速率随温度的变化显著变化，并且将生成的信号用作计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器预设为对应于-55°C的基本值。计数器1降低低温系数晶体振荡器产生的脉冲信号。当计数器1的预设值降低到0时，温度寄存器的值将增加1，计数器1的预设值将被重新加载，并且计数器1将重新启动计算低温系数晶体振荡器产生的脉冲信号。该过程将继续持续到计数2计数为0，此时温度寄存器值的积累将停止。最后，温度寄存器中的值是测得的温度。

DS18B20的符号，足迹和引脚配置

上面的图片是DS18B20的符号，足迹和引脚配置。

DS18B20的驾驶原则

DS18B20的驾驶过程主要依赖于1线总线系统。该总线系统允许一个总线大师控制一个或多于一个从属设备。在这种情况下，我们的MCU充当大师，而DS18B20始终充当奴隶。在1线总线系统中，所有命令和数据首先按照低阶位原理发送。

1线总线系统仅使用一条数据线，需要大约5kΩ的外部上拉电阻。因此，在未使用的状态下，数据线的级别很高。每个设备（无论是主还是从）都通过开放式或三态栅极引脚连接到数据线。该设计允许每个设备“释放”数据线，以便当一个设备不传输数据时，其他设备可以有效地使用数据线。DS18B20的1线总线接口（DQ PIN）由其内部电路的开放电路组成。其硬件配置如下图所示：

实施DS18B20驱动程序的主要步骤有三个主要步骤：

第一步：初始化DS18B20；
第二步：ROM命令（随后进行任何数据交换请求）；
第三步：DS18B20函数命令（随后进行任何数据交换请求）；

对DS18B20的每个访问都必须遵循以下步骤。如果缺少或未执行这些步骤，则DS18B20将无法响应。

DS18B20传感器在哪里使用？

科学研究实验

由于其出色的精度，该传感器经常用于科学研究实验中，尤其是那些需要精确的温度测量的实验。

冷链物流

DS18B20传感器在冷链物流中起关键作用。它用于监测整个运输过程中商品温度，以确保对温度敏感的商品的质量和安全性。

工业自动化

在监视生产过程中的温度时，传感器可以帮助公司实时跟踪设备运行状态，以确保设备和过程处于适当的温度条件，从而提高了生产效率和质量。

电子设备温度监测

在电子设备中，DS18B20传感器可用于监测单个组件的温度，及时检测温度异常，从而避免诸如高温造成的设备损害和数据丢失等问题。

物联网应用程序

该传感器专为嵌入式系统和IoT设备而设计，可促进远程温度监控和数据收集。

温度控制系统

除此之外，传感器通常用于实现温度控制系统，例如恒温器，温室控制系统，空调系统等。通过使用DS18B20传感器，这些系统可以提供精确的温度控制，以确保系统的正确操作。

常见问题

1.什么是DS18B20传感器？

DS18B20是一个小温度传感器，内置为12位ADC。它可以很容易地连接到Arduino数字输入。传感器通过单线巴士进行通信，几乎不需要其他组件。

2. DS18B20是数字传感器吗？

DS18B20的核心功能是其直接数字温度传感器。

3. LM35和DS18B20有什么区别？

DS18B20经过工厂校准以输出正确的温度。LM35是用于电压（不是温度）的工厂校准的，Arduino必须将其转换为温度。

4. DS18B20传感器的准确性如何？

DS18B20数字热传感器非常准确，不需要任何外部组件才能操作。它可以测量精度为±0.5°C，测量温度从-55°C到 +125°C。