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一、DS18B20的结构

DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线数字温度传感器，如图8-2-2所示，它可以实现数字化输出和测试，并且有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、接口方便、微功耗等优点，因而被广泛应用在工业、农业、军事等领域的控制仪器、测控系统中。

DS18B20的内部有64位的ROM单元和9字节的暂存器单元。64位ROM包含了DS18B20唯一的序列号（唯一的名字），DS18B20内部结构如图8-2-3所示。

图8-2-1　电子体温计电路原理图

图8-2-2　DS18B20

图8-2-3　DS18B20内部结构图

二、DS18B20工作过程

DS18B20的一般工作过程：初始化→发送ROM操作命令→发送存储器操作命令→读写数据。因为是单总线，没有专门的时钟线，所以靠时间隙的长短来表示不同的意义，从而进行读写操作。

1.初始化时序

单总线上所有器件均以初始化开始。主机发出复位脉冲，接着由从器件回应，即从器件发出存在脉冲，让主器件确认从器件已准备好。初始化总线时序如图8-2-4所示。

图8-2-4　DS18B20初始化过程

首先拉低总线DQ 480～960 μs，再拉高等待15～60 μs，然后判断总线DQ是否为0，为0则有应答（应答脉冲保持时间为60～240 μs）。

从拉高总线开始，到读应答，然后等待，合计必须延时480 μs以上才能进入下一步——读/写总线。

2.单总线读/写时序

操作指令及数据读/写时序如图8-2-5所示。静态时，总线必须为高电平，所有操作都是由拉低总线开始的，只是保持拉低的时间间隙不一样。

图8-2-5　单总线读/写时序

主机写0时，由高电平拉低总线60～120μs，然后拉高1μs以上；

主机写1时，由高电平拉低总线1～15μs，然后拉高1μs以上；

主机读总线时，首先由高拉低作为读开始，总线保持拉低1μs以上。

DS18B20会在拉低后15μs以内保持有效，所以必须在15μs内拉高总线，接着读总线状态。每一位的总持续时间不得少于60μs。(https://www.daowen.com)

三、数据处理

DS18B20的缓存由9字节组成，如图8-2-6所示。

图8-2-6　DS18B20的缓存

TCL、TCH为转换后的温度数据的低、高字节数据。当配置为12位采样精度时，数值乘以0.0625即得实际温度值；

TH、TL分别为高、低温度超限报警阈值。

配置字节，为定义采样精度，可选9～12位A/D转换。位数不同，转换的速度也不同。出厂时被设置为12位模式，如图8-2-7所示。具体见表8-2-1所示。

图8-2-7　配置字节

表8-2-1　配置细节

四、DS18B20的操作命令

1.ROM操作命令

●读取ROM［0x33］：可读出64位编码：

●匹配ROM［0x55］：以此指令对某一个1820操作；

●跳过ROM［0xCC］：用于总线只有一个1820；

●搜索ROM［0xFO］：用于一次读取多个1820的6位编码；

●报警搜索［0xEC］：从多个1820中搜索哪个在报警。

2.存储器操作命令

●温度转换［0x44］：启动DS18B20进行温度转换；

●读暂存器［0xBE］：读暂存器9个字节内容；

●写暂存器［0x4E］：将数据写入暂存器的TH、TL字节；

●复制暂存器［0x48］：把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中；

●调回暂存器［0xB8］：把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节；

●读电源供电方［0xB4］：启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU。