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一、简介

DS18B20是一种常用的数字温度传感器，输出数字信号，体积小，硬件成本低，抗干扰能力强，精度高。 [1] DS18B20数字温度传感器接线方便，包装后可应用于管道、螺纹、磁铁吸附、不锈钢包装、各种型号LTM8877，LTM8874等等。

它的外观主要根据不同的应用场合而变化。DS18B20可用于各种非极限温度场合，如电缆沟测温、高炉水循环测温、锅炉测温、机房测温、农业温室测温、洁净室测温、弹药库测温等。耐磨耐碰，体积小，使用方便，包装形式多样，适用于各种狭小空间设备的数字测温和控制。

二、工作原理

DS18B读写时间和测温原理20DS1820是一样的，但温度值的位数因分辨率而异，温度转换时的延迟时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。低温系数晶振的振荡频率受温度影响较小，用于产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1。随着温度的变化，高温系数晶体振动的振荡频率发生显著变化，产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器预置-55℃对应的基数值。计数器1减法计数低温系数晶体振动产生的脉冲信号。当计数器1的预置值降至0时，温度寄存器的值将增加1，计数器1的预置将重新安装，计数器1将重新开始计数低温系数晶体振动产生的脉冲信号，从而停止温度寄存器值的累积，直到计数器2计数到0。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，输出用于修正计数器1的预置值。

二、技术性能

技术性能描述： ①、 独特的单线接口方式，DS18B微处理器与微处理器连接时，只需一条口线即可实现DS18B双向通信20。 ② 、测温范围 －55℃～ 125℃，固有温度测量误差(注意，不是分辨率，以前是错误的)1℃。 ③、支持多点网络功能，多点网络功能DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8条，实现多点温度测量。如果数量过多，供电电压会过低，导致信号传输不稳定。 ④、工作电源: 3.0~5.5V/DC (数据线寄生电源) ⑤ 、使用中不需要任何外围元件 ⑥、 测量结果以9~12位数字量串行传输 ⑦ 、不锈钢保护管的直径 Φ6 ⑧ 、适用于DN15~25, DN40~DN各种介质工业管道和狭小空间设备的测温 ⑨、 螺纹安装标准 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 ⑩ 、PVC电缆直接或德国球形接线盒，便于与其他电气设备连接。

三、应用范围

本产品适用于测温控制领域，如冷冻仓库、粮仓、储罐、电信机房、电力机房、电缆槽等。 轴瓦、缸体、纺织机械、空调等狭瓦、缸体、纺织机械、空调等。 汽车空调、冰箱、冰箱、中低温干燥箱等。 采暖/制冷管道热量计量、中央空调分户热能计量和工业测温控制。

四、型号规格

型 号 测温范围 安装螺纹 电缆长度 适用管道 TS-18B20 -55~125 无 1.5 m TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25 TS-18B20B -55~125 1/2”G 接线盒 DN40~ 60

五、接线说明

接线方法

面对平面，左负右正，一旦反转会立即发热，可能会烧毁！同时，传感器总是显示85℃的原因。在实际操作中，正负连接，传感器立即加热，液晶屏不能显示读数，正负连接显示85℃。另外，如果使用51单片机，中间的引脚必须连接到4.7K—10K否则，由于高电平不能正常输入/输出，或在通电后立即显示85℃，或者几个月后，温度是85℃跳上正常值。

特点

独特的一线接口只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 不需要外部元件 可用数据总线.0 V至5.5 V 没有备用电源 测量温度范围-55 ° C至 125 ℃ 。华氏相当于-67 ° F到257° F。在摄氏度-10 ° C至 85 ° C精度在范围内±0.5 ° C

可编程温度传感器的分辨率为9~12位，温度转换为12位数字格式，最大值为750毫秒。用户可以定义非易失性温度报警设置，包括恒温控制、工业系统、消费电子产品温度计或任何热敏感系统 描述该DS18B提供9-12位数字温度计(可编程设备温度读数)。由于DS18B20是口线通信，所以中央微处理器和DS18B只有一条口线连接。读写和温度转换可以从数据线本身获得能量，无需外部电源。 因为每一个DS18B20包含一个独特的序号，多个序号ds18b20s它可以同时存在于存在。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它有许多用途，包括空调环境控制、建筑内温设备或机器感知、过程监测和控制。

DS18B20采用一线通信接口。由于一线通信接口必须先完成ROM设置，否则不会使用记忆和控制功能。主要提供以下功能命令之一： 1 ）读ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过ROM， 5 ）报警检查。这些指令在没有设备的64位光刻操作ROM序列号，可以在挂在一线的多个设备中选择一个设备，同时，总线也可以知道挂在总线上有多少，什么样的设备。

若指令成功使用DS18B20完成温度测量，存储数据DS18B20的存储器。控制功能指挥指示指示指示DS18B20表演测温。测量结果将果DS18B在20个内存中，并且可以让阅读发出记忆功能的指挥，读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B这些寄存器不使用报警检查指令作为一般用户记忆目的。还有配置字节，以理想的解决温度数字转换。写TH,TL使用记忆功能的指令完成指令和配置字节。寄存器通过缓存器读取。读写所有数据都是从最低水平开始的。

六、部件描述

存储器 DS18B20存储器包括高速临时存储器RAM和可电擦除RAM，可电擦除RAM还包括温度触发器TH和TL，配置寄存器。存储器可以完全确定一线端口的通信，数字开始用写入寄存器的命令写入寄存器，然后用读取寄存器的命令确认数字。确认后，这些数字可以通过复制寄存器的命令转移到可电擦除RAM中。在修改寄存器中的数字时，这个过程可以保证数字的完整性。 高速暂存器RAM它由8个字节的存储器组成；。第九个字节可以通过阅读寄存器的命令来读取，这是对前八个字节的验证。

64-位光刻ROM 64位光刻ROM的前8位是DS18B接下来的48位是连续的数字代码，最后8位是前56位CRC校验。64-位的光刻ROM又包括5个ROM功能命令：阅读ROM，匹配ROM，跳跃ROM，查找ROM和报警查找。

连接外部电源 DS18B可使用外部电源VDD，内部寄生电源也可以使用。VDD端口接3.0V—5.5V外部电源用于电压；当VDD内部寄生电源用于端口接地。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右上拉电阻。

配置寄存器 配置寄存器配置不同的位数来确定温度和数字的转换。 可以知道R1，R0由温度决定R1，R0的不同组合可分为9位、10位、11位和12位。这样，我们就可以知道不同温度转换位置对应的转换时间，分辨率为0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出厂时配置12位。

温度的读取 DS18B20出厂时配置为12位，读取温度时读取16位，前5位为符号位，当前5位为1时，读取温度为负；当前5位为0时，读取温度为正。正时读取温度的方法是：将16进制数转换为10进制。负时读取温度的方法是：将16进制反后加1，再转换为10进制。例：0550H = 85 度，FC90H = -55 度。

七、控制方法

DS18B有六个控制命令

温度转换 44H 启动DS18B20温度转换 读暂存器 BEH 阅读暂存器9字节二进制数字 写暂存器 4EH 将数据写入临时存储器TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2PROM中 重新调E2PROM B8H 把E2PROM中的TH、TL将字节写入临存器TH、TL字节 阅读电源供电方式 B4H 启动DS18B20向主体发送电源供电模式信号CPU

初始化 （1） 先将数据线置高电平1。 （2） 延迟(不要求时间)很严格，但是尽可能的短一点） （3） 数据线拉到低电平“0”。 （4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。 （5） 数据线拉到高电平“1”。 （6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60微秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。 （7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。 （8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。 写操作 （1） 数据线先置低电平“0”。 （2） 延时确定的时间为15微秒。 （3） 按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。 （4） 延时时间为45微秒。 （5） 将数据线拉到高电平。 （6） 重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。 （7） 最后将数据线拉高。

读操作 （1）将数据线拉高“1”。 （2）延时2微秒。 （3）将数据线拉低“0”。 （4）延时3微秒。 （5）将数据线拉高“1”。 （6）延时5微秒。 （7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。 （8）延时60微秒。

八、主要特征

1、DS18B20的主要特性 1.1、适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电 1.2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 1.3、 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 1.5、温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃ 1.6、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℃，可实现高精度测温 1.7、在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快 1.8、测量结果直接输出数字温度信号，以"一 线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 1.9、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。

2、DS18B20的外形和内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20的外形及管脚排列如下:

DS18B20引脚定义： (1)DQ为数字信号输入/输出端； (2)GND为电源地； (3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

3、DS18B20工作原理 DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，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- 55C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O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。图3中的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。

DS18B20有4个主要的数据部件: (1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 (2)DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625C/LSB形式表达，其中S为符号位。

这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如如+125℃的数字输出为07DOH，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625°C的数字输出为FE6FH，-55°C的数字输出为FC90H。

(3)DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 (4)配置寄存器该字节各位的意义如下: 低五位一直都是"1"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用 户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）

4、高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5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，数据格式如表1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。第九个字节是 冗余检验字节。

根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行 复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后 释放，当DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

5、DS18B20的应用电路DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。下面就是DS18B20几个不同应用方式下的 测温电路图：

5.1、DS18B20寄生电源供电方式电路图如图4所示，在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部 电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。 独特的寄生电源方式有三个好处： 1）进行远距离测温时，无需本地电源 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

要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由 于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的 能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。 因此，图4电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并 且工作电源VCC必须保证在5V，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。

5.2、DS18B20寄生电源强上拉供电方式电路图改进的寄生电源供电方式如图5所示，为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到 E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最 多10μS内把I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，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。

注意：在图4和图5寄生电源供电方式中，DS18B20的VDD引脚必须接地

5.3、DS18B20的外部电源供电方式

在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证 转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。注意：在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空 ，否则不能转换温度，读取的温度总是85℃。

外部电源供电方式是DS18B20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。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下， 可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。

6、DS1820使用中注意事项 DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：

6.1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此 ，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，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 DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。 6.2、在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个 DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时 要加以注意。 6.3、连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的 测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正 常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820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。 6.4、在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦 某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予 一定的重视。 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，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。

九、应用举例

温度报警器（具体实现请移步下一节）