單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20以及ArduinoDS18B20接口的工作原理

溫度傳感器是非常重要的設備，因為它們可以幫助我們測量，監(jiān)控和維持房間，儀器或設備的溫度。

以前我們幾乎使用了非常流行的LM35溫度傳感器每個溫度相關的項目。我們現(xiàn)在將嘗試使用名為DS18B20的不同溫度傳感器來測量使用Arduino的溫度。

相關項目：基于Arduino的數(shù)字溫度計

DS18B20溫度傳感器概述

DS18B20是1-Wire（單線）溫度傳感器由Maxim Integrated生產(chǎn)。它提供攝氏度的溫度測量，分辨率為9位至12位。

DS18B20溫度通過1-Wire接口或1-Wire總線交換信息，由Dallas Semiconductor開發(fā)的系統(tǒng)。在1-Wire接口中，通信只需要一根電線（從技術上講，您需要兩根電線：一根數(shù)據(jù)線和一根GND線）。

DS18B20溫度傳感器的另一個重要特性是每個DS18B20傳感器都帶有一個特定于該傳感器的64位串行代碼。

使用此功能獨特的代碼，您可以在同一個1-Wire總線上連接多個DS18B20傳感器，并使用單個控制器訪問信息。這種類型的設置在多個DS18B20傳感器分布在很大區(qū)域的情況下非常有用。

以下是DS18B20數(shù)字溫度計的一些主要功能。

使用只需一條線路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-Wire接口。

9位到12位的可編程分辨率-bit。

它可以測量-55 0 C到+125 0 C范圍內的溫度。/span》

提供TO-92，8引腳SO和8引腳μSOP等不同封裝。

DS18B20的引腳圖

下圖顯示了DS18B20數(shù)字溫度傳感器的TO-92封裝的引腳圖。

DS18B20溫度傳感器的引腳說明

As您可以在上面的引腳圖中看到，DS18B20傳感器由三個引腳組成，即：V DD ，DQ和GND。

V DD ：這是電源引腳。當使用寄生供電模式時，它必須接地（稍后會詳細介紹）。

DQ：這是數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。它是一個開漏引腳，必須拉高。它以寄生供電模式提供電源。

GND：這是接地引腳。

DS18B20的框圖

下圖顯示了DS18B20溫度傳感器的功能框圖。它由一個電源電路，64位ROM，內存控制器，主溫度傳感器和一個Scratchpad區(qū)域組成，該區(qū)域有一個溫度寄存器和一些其他寄存器，用于存儲配置和報警高低觸發(fā)。

64位ROM存儲設備的唯一串行代碼。溫度傳感器的數(shù)字輸出存儲在Scratchpad的2字節(jié)溫度寄存器中。暫存器還包括1-Byte for Alarm HIGH Trigger寄存器，Alarm LOW Trigger寄存器和Configuration寄存器。

使用配置寄存器，您可以設置數(shù)字的分辨率輸出從9位到12位之間的任何位置。為了保留配置中存儲的數(shù)據(jù)，報警高電平和報警低電平寄存器，即使器件斷電，這三個寄存器也實現(xiàn)為EEPROM。

為電源供電DS18B20傳感器

有兩種方法可以為DS18B20傳感器供電。一種方法是將外部電源連接到傳感器的V DD 引腳的傳統(tǒng)方式。這個操作沒有什么特別之處。

啟動DS18B20傳感器的第二種方法是讓事情變得有趣。為傳感器供電的第二種方式稱為寄生電源模式，無需外部電源。

在寄生供電模式下，DS18B20在拉高時從DQ引腳獲取電源。當1-Wire總線為高電平時，它為DS18B20供電。當總線為低電平時，寄生電源電容（C PP ）中存儲的電荷將為傳感器供電。在寄生供電模式下，V DD 引腳連接到GND。

DS18B20與Arduino接口

在本項目中，我們將了解如何將DS18B20溫度傳感器與Arduino連接。由于傳感器基于1-Wire通信，因此Arduino和DS18B20之間只需要一根線。

Arduino DS18B20接口電路圖

下圖顯示了Arduino DS18B20接口的電路圖。

所需組件

Arduino UNO

DS18B20數(shù)字溫度傳感器

16×2 LCD顯示器

10KΩ電位器

4.7KΩ電阻器（1/4瓦）

330Ω電阻（1/4瓦）

5mm LED

連接電線

面包板

電源

電路設計

Arduino DS18B20接口電路的設計非常簡單。您只需將傳感器的V DD 和GND連接到+ 5V和GND，并將傳感器的DQ引腳連接到任何一個數(shù)字I/O引腳（它連接到數(shù)字） I/O引腳8）。

使用4.7KΩ電阻將DQ引腳拉高。

因為我們需要為了查看測量溫度，我已將一個簡單的16X2 LCD顯示器連接到Arduino。

代碼

項目代碼如下。您需要為Arduino下載兩個庫：OneWire和DallasTemperature。您可以從以下鏈接下載這些庫：下載OneWire Library 和下載DallasTemperature Library 。

工作Arduino DS18B20接口

項目的工作非常簡單。 Arduino通過1-Wire接口與DS18B20通信，并從傳感器中提取溫度信息。提取的信息顯示在16X2 LCD顯示屏上。

應用

DS18B20溫度傳感器可用于各種應用，例如：

溫度計

溫度敏感系統(tǒng)

消費類電子產(chǎn)品

工業(yè)設備

恒溫器