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：64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。

64位ROM中，在产品出厂前就被厂家通过光刻刻录好了64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。