分辨率可编程单总线数字温度传感器——DS18B201 概述1.1 特性：⏹独特的单总线接口，只需一个端口引脚即可实现数据通信⏹每个器件的片上ROM 都存储着一个独特的64 位串行码⏹多点能力使分布式温度检测应用得到简化⏹不需要外围元件⏹能用数据线供电，供电的范围3.0V～5.5V⏹测量温度的范围：-55℃～+125℃（-67℉～+257℉）⏹从-10℃～+85℃的测量的精度是±0.5℃⏹分辨率为9-12 位，可由用户选择⏹在750ms 内把温度转换为12 位数字字（最大值）⏹用户可定义的非易失性温度报警设置⏹报警搜索命令识别和针对设备的温度外部程序限度（温度报警情况）⏹可采用8 引脚SO（150mil）、8引脚μSOP和3引脚TO-92 封装⏹软件兼容DS1822⏹应用范围包括：恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计和任何的热敏系统图1 DS18B20引脚排列图1.2 一般说明DS18B20数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量，并具有非易失性的用户可编程触发点的上限和下限报警功能。

DS18B20为单总线通信，按定义只需要一条数据线（和地线）与中央微处理器进行通信。

DS18B20能够感应温度的范围为-55~+125℃，在-10~+85℃范围内的测量精度为±0.5℃，此外，DS18B20 可以直接从数据线上获取供电（寄生电源），而不需要一个额外的外部电源。

每个DS18B20都拥有一个独特的64位序列号，因此它允许多个DS18B20作用在一条单总线上，这样,可以使用一个微处理器来控制许多DS18B20分布在一个大区域。

受益于这一特性的应用包括HAVC 环境控制、建筑物、设备和机械内的温度监测、以及过程监测和控制过程的温度监测。

注意： A "+"符号在封装上也标有图2 订购信息表1 DS18B20详细引脚说明* 表中所有未列出的引脚都是NC （空接）2 工作原理及功能2.1 温度测量DS18B20 的核心功能是它的直接数字温度传感器器，其分辨率可由用户配置为9、10、11 或者12 位，相应的增量值分别0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。

DS18B20上电时默认的分辨率是12 位，上电时处于低功耗的空闲状态，初始化温度测量和A/D 转换时，S O* μS OP * TO-92 符号 说明4 4 1 GND 地5 1 2 DQ 数据输入输出引脚，开路单总线引脚，当使用寄生电源模式时给器件供电（见寄生电源部分） 383VDD可选VDD 引脚，在寄生电源操作模式下VDD必须接地主机必须发送一个温度转换的指令[44H]。

转换后，测出的温度数据保存在暂存寄存器中的两字节温度寄存器中，然后DS18B20 返回到它的空闲状态。

如果DS18B20 有外部电源供电，主器件发送温度转换指令后要确保“读时隙”（参见单总线系统部分），DS18B20 在温度转换的处理中将返回一个0 作为相应，转换完以后将返回一个1。

如果DS18B20 采用寄生电源供电，那么上面的注意事项不在应用，因为在整个温度转换的过程中总线被一个强的上拉电流拉为高电平。

这个数据表总线要求将会在DS18B20 的供电部分做详细的解释。

DS18B20 输出温度被校准为摄氏温度。

为了使用华氏温度，必须使用一个查找表或者准换程序。

温度数据以16 位完整的数据存储在两个温度寄存器中（见图4）符号位S 表示测量的温度是正还是负，测量数据为正S=0，测量数据为负S=1。

如果DS18B20 被配置为12位的分别率，那么问对寄存器中所有的数据都是有效的数据，对于11 位的分辨率，位0 没有被定义，对于10 位的分辨率，位0 和位1 没有被定义，而对于9 位分辨率的，位2、1、0位都没有定义，表2 给出了一个分辨率为12 位转换后的数字输出数据和相应的读取的温度的值。

图3 温度寄存器格式表2 温度和数据的关系温度/℃二进制表示十六进制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H+10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H+0.5 0000 0000 0000 0010 0008H0 0000 0000 0000 1000 0000H-0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H* 上电复位后温度寄存器的值为+85℃。

2.2 告警信号DS18B20 温度转换完成后，温度值将和用户定义的存储在TH 和TL 寄存器中一个字节的报警触发值相比较，见图4。

符号位（S）表明测量值是正还是负，S=0为正值，S=1则为负值。

TH 和TL 寄存器是非易失性的（E2PROM），因此在器件掉电后仍能够保存数据。

TH 和TL 能够通过暂存器的2,3字节来访问，正如这个数据表在存储器部分解释的一样。

图4 TH 和TL 寄存器的格式因为TH 和TL 是8 位寄存器，则在TH 和TL 的比较中，温度寄存器只使用了4~11位。

如果测量的温度低于或等于TL，或者高于或等于TH，报警情况将会发生，同时DS18B20 内部也会设置标志位。

每次测量后，这个标志位都会更新，因此，如果报警情况发生以后，每次温度转换完以后标志位将关闭。

主器件通过发出一个报警搜索命令（ECH）来检测所有挂接在总线上的DS18B20 器件报警标志位的状态，任何设置报警标志位的DS18B20 器件都能响应该指令，因此主器件能够精确的知道哪个DS18B20 发生报警情况。

如果报警情况发生了，或者TH 和TL 的设置发生了改变，则下次温度转换必须改变报警的条件。

2.3 DS18B20的供电DS18B20 可以由外部的VDD 引脚供电，也可以运作在寄生电源模式，即DS18B20 能够在无外部电源的情况下工作，而寄生电源对于远程温度传感和空间受限的情况是非常有用的。

图5给出了DS18B20 寄生电源控制电路，总线为高电平时，来自总线的"盗窃"电流流过DQ 引脚。

该电流在总线为高的时候给DS18B20 充电，部分电源将存储在寄生电源电容上（Cpp），并在总线为低的时候提供电源。

当DS18B20 采用寄生电源供电模式时，VDD引脚必须接地。

在寄生电源模式中，只要满足特定的时序和电压要求，单总线和Cpp 能够给DS10B20 提供有效的电流来满足绝大部分的操作。

（参阅直流电气部分范围交流电气部分的数据）。

然而在DS18B20 执行温度转换、或复制暂存器内的数据到E2PROM 的操作时，电流高达1.5mA。

这个电流将会在较小的总线上拉电阻上产生较大的电压压降，超过部分的电流将由Cpp 提供。

因此，为了确保在DS18B20 进行温度转换、或复制暂存器内的数据到E2PROM的操作时有足够的供电电流，要在单总线上提供一个大的上拉电阻。

正如图6给出的一样，这可以通过使用一个MOSFET 直接将总线拉至最大电流。

在发送一个温度转换指令[44H]或复制暂存器数据指令[48H]后，总线必须在10μS内转换为强上拉模式，且总线必须在温度转换（Tconv）和数据传输（Twr=10ms）时由上拉电阻保持在高电平。

当上拉电阻有效的时候，总线上不能做其他的操作。

DS18B20 也可以通过外部电源连接在VDD 引脚上的常规方法来供电，如图7 所示。

使用这种方法的好处是不需要MOSFET 的上拉电阻，同时在温度转换期间，单总线可以传输其他的数据。

在测量温度高于100℃的时候不推荐使用寄生电源供电，因为高温下较高的漏电电流使得DS18B20 不能维持通信，这时强烈建议使用外部电源供电。

在有些情况下，总线主机可能不清楚挂接在总线上的DS18B20 是寄生电源供电还是外部电源供电，而主机需要知道这一消息来决定是否在温度转换期间使用较大的上拉电阻。

为了得到这一信息，主器件在读时隙指令之后的读供电指令[B4h] 以后再发送一个扫描ROM［CCh］的指令，在读时隙期间，有寄生电源供电的DS18B20 将把总线拉低，而由外部供电的DS18B20 将维持总线为高电平。

如果总线为低电平，则主机在温度转换期间将在总线上使用强上拉电阻。

图5 DS18B20寄生电源供电图6 DS18B20外部电源供电2.4 64位激光ROM码每一个DS18B20 包含一个独特的64位编码（见图7）存储在ROM 中。

ROM 编码中的低八位有效数据包含了DS18B20 单总线的类码：28H。

接下来的48 位包含了一个独特的序列码。

高8 位是一个用来计算前56位ROM 编码的循环冗余校验（CRC）的字节。

CRC 的内容将在CRC 的产生部分详细说明。

64位ROM 编码和配套的功能控制逻辑允许DS18B20作为一个单总线器件能满足单总线系统一节中详述的协议。

图7 64位激光ROM 编码2.5 存储器DS18B20 存储器的结构如图8 所示，存储器由一个作为高、低报警触发寄存器（Th 和Tl）的非易失性E2PROM 和作为配置寄存器的暂存寄存器SRAM构成。

如果DS18B20 的报警功能没有使用，则TH 和TL 可以作为普通的寄存器来使用。

所有存储器指令将会在DS18B20功能指令部分详细的介绍。

特别的，暂存寄存器的字节1 和字节0 包含DS18B20温度寄存器的低有效位（LSB）和高有位（MSB）。

这些字节为只读性质。

字节2 和字节3 用来访问TH 和TL 寄存器。

字节4 包含了配置寄存器的数据，这部分将在配置寄存器的说明部分详细介绍。

字节5、6、7 保留给器件内部使用，并且不能被覆盖。

字节8 也是只读的，它包含寄存器内0~7字节的循环冗余校验码。

DS18B20 产生CRC 的方法将在CRC 的使用部分详细介绍。