在正常的情况下,测温分辨率为0.5°C,获取高分辨率的温度测量有以下方法:首先是对DS18B20提供读暂存器指令(BEH),读0.5℃分辨率的温度测量,切断和检测结果中的最低有效位(LSB),获取实际测量的温度整数TZ,然后使用BEH命令获得计数器计数的剩余值。还要考虑到整数部分的测量温度是以0.25°C、0.75°C为进位的关系,实际温度可以用以下公式:TS=(TZ-0.25℃) +(CD-CS)/CD。
3.3.5 DS18B20温度传感器与单片机的连接
DS18B20温度测量系统有一个简单的温度检测系统,测温精度高,连接方便等。DS18B20与单片机的硬件连接方式有:第一 VCC连接到一个外部电源,GND接地,输入/输出接口和单片机的输入/输出接口相连;第二利用寄生供电,UDD和GND接地。输入/输出接单片机的输入/输出接口。无论是哪种电源方式,输入/输出端口引脚必须连接到4.7k左右的上拉电阻。
1)DS18B20寄生电源供电方式:
如下图3.6(一)图所示是寄生供电模式,DS18B20是从单总线上吸收能量:当信号线DQ是高电平时把能量储存在内部的电容,当DQ是低电平时消耗它而工作。寄生电源方式有以下三个优点:
a)当测温距离较远时,就不需要本地供电。
b)在没有传统电源条件下,能够读取ROM。
c)电路比较简单,只需有一个输入/输出端口就能够实现温度的测量。
为了使DS18B20温度转换的精确性,输入/输出线必须保证提供足够能量,在温度转换过程中,每一个DS18B20在温度转换时电流将达到一定数值,当几个温度传感器接到同一个输入/输出线上多点温度检测时,此时依靠4.7k上拉电阻将无法提供足够的能量,会造成不能被转换为温度的问题或其他的错误。
因此,该电路只适应于一个单一的温度传感器的温度检测情况,不适用于电池供电系统。而且VCC必须确保在5V工作,当电源电压降低时,在寄生电源方式下获得的能量也减少了,也使得温度误差较大。
2)DS18B20寄生电源强上拉供电方式:
如下图3.6(二)所示是改进的寄生供电方式,为了使在动态转换周期得到足够的电流,在内存储器复制或温度转换时,可以使用MOSFET将输入/输出线直接拉到连接电源就可以提供足够的电流,当有复制到内存储器或启动温度转换命令之后,此时必须在10μS内将输入/输出线转换成强上拉方式。可以解决电流供应不强拉模式这个问题,因此也适用于多点温度控制,缺点就是要占用一个以上输入/输出端口线强上拉变换。
3)DS18B20外部电源供电方式:
如下图3.6(三)所示是在外部电源供电方式下,由VDD引脚接入DS18B20工作电源,VDD端用3~5.5V电源供电,此时的I/O线不需要强上拉,也不存在电源电流不足的问题,也可以保证转换精度,同时在总线上理论上可以挂接任意个DS18B20传感器,组成多点测温控制系统。注:在外部供电方式下,DS18B20的GND引脚不能够悬空,不然不能转换温度,读取的温度也总是85℃。
(一)外部电源供电方式(二)寄生电源供电方式(三)强上拉供电方式
图3.6 DS18B20与微处理器的典型连接图
3.3.6告警信号
该DS18B20进行温度转换之后,将测量的温度值来进行比较。如果T>TH或T<TH,设备内的报警标志置位,则报警搜索命令由主机响应。因此,它提供了温度检测和报警搜索。一旦温度超出上下限值,主机报警搜索命令可以识别报警器件和读取它的序列号,并不需要考虑到非报警装置。
3.3.7 DS18B20使用中注意事项
DS18B20虽然有很多优点比如测温系统简单、测温精度高、连接方便等,但在实际应用的过程中还需要注意以下几方面:
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