DS18B20工作原理及电路图

DS18B20的符号如图1所示，其中DQ是数据线，VDD是电源线，GND是地线。DS18B20可以通过DQ线与微处理器进行双向通信，也可以从DQ线上获取寄生电源。

DS18B20的结构如图2所示，它由三个主要部分组成：一个64位ROM（只读存储器），一个温度传感器和一个温度转换器，以及一个可编程的EEPROM（可擦写可编程只读存储器）。

64位ROM存储了DS18B20的唯一序列码，用于在单总线上识别不同的设备。序列码由8位家族码（10h），48位序列号和8位CRC校验码组成。

温度传感器和温度转换器负责测量环境温度，并将其转换为数字信号。DS18B20可以测量-55°C到+125°C的温度范围，精度为±0.5°C（-10°C到+85°C），分辨率为9位到12位可编程。

可编程EEPROM存储了DS18B20的配置寄存器和报警触发寄存器。配置寄存器用于设置DS18B20的分辨率，报警触发寄存器用于设置上限和下限温度值，当测量温度超出这些值时，DS18B20会发出报警信号。

DS18B20在电路中的作用和功能是提供数字温度测量，并具有单总线接口、寄生电源模式、多点测量、报警功能等特点。DS18B20可以应用于各种需要温度控制或监测的场合，如恒温系统、工业系统、消费产品、热敏系统等。

DS18B20的参数和特性曲线

DS18B20的主要参数如表1所示：

表1 DS18B20的主要参数

DS18B20的特性曲线如下图所示，其中温度误差曲线表示了DS18B20在不同温度下的测量误差，温度转换时间曲线表示了DS18B20在不同分辨率下的转换时间，寄生电源电容曲线表示了DS18B20在寄生电源模式下需要的外部电容值。

DS18B20的工作状态有两种：正常功耗模式和寄生电源模式。

正常功耗模式：指DS18B20从外部电源VDD供电，此时DQ线只用于数据通信。寄生电源模式是指DS18B20从DQ线上获取电源，此时DQ线既用于数据通信，又用于供电。

寄生电源模式：可以减少接线数量，但需要在DQ线上加一个外部上拉电阻，并在转换期间为DS18B20提供足够的电荷。

DS18B20温度传感器编程

下面以51单片机为例，介绍如何使用DS18B20测量温度并在数码管上显示。

首先，需要连接好硬件电路。其中，数码管采用共阳极方式接入P0口，数码管选通端接入P2.4~P2.7口，数码管段选端接入P1口。DS18B20的VDD端接入+5V电源，GND端接入地线，DQ端接入P3.7口，并通过4.7kΩ的上拉电阻连接到+5V电源。

其次，需要编写软件程序，程序主要包括以下几个部分：

·定义相关的头文件、宏定义和全局变量

·定义单总线操作函数，包括初始化、读写字节、读写位等

·定义DS18B20操作函数，包括复位、读取序列号、读取温度值、设置分辨率等

·定义数码管显示函数，包括显示数字、显示小数点等

·定义主函数，包括初始化系统、设置分辨率、循环读取温度值并显示在数码管上。