DS18B20的结构和工作原理

1.DS18B20 是Dallas 公司生产的数字温度传感器，具有体积小、适用电压宽、经济灵活的特点。它内部使用了onboard 专利技术，全部传感元件及转换电路集成在一个形如三极管的集成电路内。DS18B20 有电源线、地线及数据线3 根引脚线，工作电压范围为3～5.5 V，支持单总线接口。

DS18B20 的结构和工作原理

2.1DS18B20 的内外结构

DS18B20 的外部结构如图1 所示。其中，VDD 为电源输入端，DQ 为数字信号输入/输出端，GND 为电源地。

DS18B20 内部结构主要包括4 部分： 位光刻ROM、温度传感器、非易失的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器，如图2 所示。

位ROM 中，在产品出厂前就被厂家通过光刻刻录好了 位序列号。该序列号可以看作是DS18B20 的地址序列码，用来区分每一个DS18B20，从而更好地实现对现场温度的多点测量。

图2 中的暂存器是DS18B20 中最重要的寄存器。暂存器由9 个字节组成，各字节定义如表1 所列。

配置寄存器用于用户设置温度传感器的转换精度，其各位定义如下：

TM 位是测试模式位，用于设置DS18B20 是工作模式(0)还是测试模式(1)，其出厂值为0。R1、R0 用于设置温度传感器的转换精度：00，分辨率为9 位，转换时间为93.75ms;01，分辨率为10 位，转换时间为187.5 ms;10，分辨率为11 位，转换时间为375 ms;11，分辨为12 位，转换时间为750 ms。R1、R0 的出厂值为11。其余5 位值始终为1。

第0 和第1 字节为16 位转换后的温度二进制值，其中前4 位为符号位，其余12 位为转换后的数据位(分辨率为12 位)。如果温度大于0，则前4 位值为0，只要将测到的数值乘上0.062 5 即可得到实际温度值;如果温度小于0，则前4 位为1，需将测得的数值取反加1 后，再乘上0.062 5。第0 和第1 字节各位的二进制值如下：

3. DS18B20 的应用电路结构

按DS18B20 的供电方式，其应用电路结构可分为如下3 种：寄生电源供电方式;寄生电源强上拉供电方式;外部电源供电方式。实际应用中，以外部电源

供电方式为主。其应用原理图如图3 所示。

4. DS18B20 的工作原理

根据DS18B20 的通信协议，MCU 对其操作主要有如下3 个步骤：读写之前，对DS18B20 发送约500 μs 的低电平进行复位;复位成功，发送ROM 指令;发送RAM 指令。MCU 对DS18B20 的具体操作流程如图4 所示。