Proteus仿真和8051单片机多点温度检测控制系统的开发(7)
其外形和管脚如下图3.3所示：
图3.3 DS18B20外部形状和管脚图
3.3.3 DS18B20内部结构情况
图3.4所示内部框图，其中包括温度传感器、寄生供电、64个激光光盘单线接口、高速寄存器来存储中间数据是用来存储用户设定的温度上下限值的高8位和低8位触发存储和控制逻辑、8位循环冗余校验码发生器。64位光刻ROM：前8位是产品型号的标签，第二个8位是DS18B20的序列号，第三个8位是56个循环冗余校验码。光刻ROM的功能区分每一个DS18B20，它可以是一个总线安装多个DS18B20。暂存存储器包含8个连续的字节，第一个和第二个字节是检测的温度信息，第3个和第4字节是TH与TL的易失性拷贝，第5个字节是易失性拷贝的结构寄存器，在每一个上电复位时，这三个字节的内容被刷新。第6、7、8个字节用于内部计算。第9个字节为冗余校验字节。
图3.4 DS18B20内部结构
（1）DS18B20有4个主要的数据部件：
1) 64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。
2) 温度灵敏元件。
3) 非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。
4) 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20在0工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如表3.1所示。
表3.1 DS18B20配置寄存器结构
TM R1 R0 1 1 1 1 1
MSB LSB
其中TM：测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；R0、R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时R0、R1置为缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。
表3.2 配置寄存器与分辨率关系
R0 R1 温度计分辨率/bit 最大转换时间/us
0 0 9 93.75
0 1 10 187.5
1 0 11 375
1 1 12 750
（2） 高速暂存存储器
高速暂存存储器是由9个字节组成，当温度转换指令发出后，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。单片机可以通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。对应的温度计算：当符号位S=0，直接把二进制位转换成十进制；当S=1，先把补码变成原码，然后再计算十进制值。
3.3.4 DS18B20的测温原理
当DS18B20接收到温度转换指令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的0，1字节。单片机可以通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，以0．062 5℃／LSB形式表示数据格式。
DS1820测温原理如下图3.5所示。图中低温度系数晶振的振荡频率在很大的程度上受到温度因素影响几率很小，它的功能是产生特定频率的脉冲信号传输给计数器1。
图 3.5 DS18B20测温原理
温度系数高的晶振随温度发生变化的振荡频率也会相应发生明显变化，所发出的信号作为计数输入脉冲。计数器减1对计数脉冲信号产生低温度系数晶振减法计数，只要计数器1预置值减到0，温度寄存器的值就加1，计数器1的预置将会被重置，计数器1对所产生脉冲信号低温度系数的晶振开始计数。计数器1和温度寄存器预置在-55°C相应的基值。DS18B20测温原理停止累加温度寄存器的值，此时温度寄存器的值就是所测得的温度。