DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图

前言

温度与工农业生产密切相关，对温度的测量和控制是提高生产效率、保证产品质量以及保障生产安全和节约能源的保障。随着工业的不断发展，由于温度测量的普遍性，温度传感器的市场份额大大增加，居传感器首位。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现在，新一代的DS18B20温度传感器体积更小、更经济、更灵活。DS18B20温度传感器测量温度范围为-55℃～+125℃。在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。基于DS18B20温度传感器的重要性，小编整理出DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图供大家参考。

一、DS18B20温度传感器工作原理（热电阻工作原理）

DS18B20温度传感器工作原理框图如图所示：

        DS18B20温度传感器工作原理框图

图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

二、DS18B20温度传感器的应用电路

1.DS18B20温度传感器寄生电源供电方式电路图

寄生电源方式特点：

　　(1)进行远距离测温时，无须本地电源。

　　(2)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。

　　(3)电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。

　　(4)只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适于采用电池供电系统中。

          DS18B20温度传感器寄生电源供电方式

2.DS18B20温度传感器寄生电源强上拉供电方式电路图

在强上拉供电方式下可以解决电流供应不足的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。

       DS18B20温度传感器寄生电源强上拉供电方式

3.DS18B20温度传感器的外部电源供电方式

外部电源供电方式是DS18B20温度传感器最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统，如图所示。

            外部供电方式的多点测温电路图

三、DS18B20温度传感器使用中注意事项

(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20温度传感器与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格地保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。

(2)在DS18B20温度传感器的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。

(3)连接DS18B20温度传感器的总线电缆是有长度限制的。在采用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

(4)在DS18B20温度传感器测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。

(5)测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一对线接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。

结语

DS18B20温度传感器（温度传感器应用实例）具有适应电压范围更宽、DS18B20支持多点组网功能等特点，本文通过介绍DS18B20温度传感器工作原理并结合DS18B20温度传感器的应用电路图，相信大家对DS18B20温度传感器工作原理及其应用电路图有所了解，最后小编提醒大家，DS18B20温度传感器使用中注意事项不容忽视，以免造成不必要的损失。