DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 – DS18B20 原理 (一百二十九)

DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 – DS18B20 原理 (一百二十九)：

由於現在的積體電路溫度感應器的溫度範圍 -55℃至 +150℃，線性好、精確度高、連接容易、選擇品種多，價格平宜及噪音靈敏度低等等，而比較通用是 DS18B20 的溫度感應器，筆者亦感覺 DS18B20 是不錯的選擇。

 
DS18B20 是 DALLAS 公司生產的一線式數位溫度感測器，具有 3引腳 TO－92 小體積封裝形式；溫度測量範圍為 －55℃～＋125℃,可編程為 9位～12位 A/D轉換精度，測溫解析度可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的 16位元數位量方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可採用寄生電源方式產生；多個 DS18B20 可以並聯到3根或2根線上，CPU 只需一根埠線就能與諸多 DS18B20 通信，佔用微處理器的埠較少，可節省大量的引線和邏輯電路。以上特點使 DS18B20 非常適用於遠距離多點溫度檢測系統。

DS18B20的主要特性：

• 適應電壓範圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線供電
• 獨特的單線介面方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊
• DS18B20支援多點組網功能，多個DS18B20可以並聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫
• DS18B20在使用中不需要任何週邊元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的積體電路內
• 溫範圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為 ±0.5℃
• 可編程 的解析度為9～12位元，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現高精度測溫
• 在9位解析度時最多在 93.75ms內把溫度轉換為數位，12位元解析度時最多在750ms內把溫度值轉換為數位，速度更快
• 測量結果直接輸出數位溫度信號，以"一 線匯流排"串列傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力
• 負壓特性：電源極性接反時，晶片不會因發熱而燒毀， 但不能正常工作。

DS18B20引腳定義

DS18B20工作原理：
DS18B20 內部結構主要由四部分組成，64位元光刻 ROM (64-BIT ROM) 、溫度感測器 (TEMPERATURE SENSOR)、非揮發的溫度報警觸發器 TH 和 TL (ALARM HIGH/LOW TRIGGER)、配置寄存器 (CONFIGURATION REGISTER)。64-BIT ROM 中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的位址序列碼，每個 DS18B20 的 64位序列號均不相同。64位 ROM 的排的迴圈冗餘校驗碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現一根匯流排上掛接多個 DS18B20 的目的。

DS18B20內部結構圖

下圖中低溫度係數晶振的振盪頻率受溫度影響很小，用於產生固定頻率的脈衝信號送給計數器1。高溫度係數晶振隨溫度變化其振盪率明顯改變，所產生的信號作為計數器2 的脈衝輸入。計數器1 和溫度寄存器被預置在 －55℃ 所對應的一個基數值。計數器1對低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行減法計數，當計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數器1的預置將重新被裝入，計數器1重 新開始對低溫度係數晶振產生的脈衝信號進行計數，如此迴圈直到計數器2 計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。下圖中的斜率累加器用於補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用於修正計數器1的預置值。

DS18B20測溫原理框圖

DS18B20 數位溫度計提供 9位元溫度讀數，指示器件的溫度資訊經過單線介面送入 DS18B20 或從DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線和地，讀寫和完成溫度變換所需的電源，可以由資料線本身提供而不需要外部電源，因為每一個 DS1820 有唯一的系列號silicon serial number，因此多個 DS1820 可以存在於同一條單線匯流排上，這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件，此特性的應用範圍包括 HVAC 環境控制建築物設備或機械內的溫度檢測，以及過程監視和控制中的溫度檢測。

2012 年 6 月 9日 天氣報告

氣溫：29.0 度 @ 22:50

相對濕度：百分之81%

天氣：微雨