ds18b20溫度采集的運行原理

DS18B20 是一款廣泛使用的數(shù)字溫度傳感器合作，采用 1-Wire 總線協(xié)議進行通信有序推進。其溫度采集原理基于內(nèi)部半導體溫度敏感元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)技術(shù)能力和水平，以下是其核心工作原理的詳細說明：

1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與溫度敏感元件

DS18B20 的核心是一個 溫度敏感的振蕩器 和 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路：

- 溫度敏感元件：利用半導體材料的溫度特性(如 PN 結(jié)電壓隨溫度變化)組織了，將溫度轉(zhuǎn)換為模擬電信號。

- 高精度 ADC：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號註入了新的力量，分辨率可配置為 9~12 位(默認 12 位表現，對應分辨率 0.0625°C)。

2. 溫度采集過程

步驟 1：啟動溫度轉(zhuǎn)換

- 主控制器(如單片機)通過 1-Wire 總線發(fā)送 Convert T(0x44) 命令說服力，啟動溫度轉(zhuǎn)換的積極性。

- DS18B20 開始執(zhí)行內(nèi)部 ADC 轉(zhuǎn)換，將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號深刻變革。

- 轉(zhuǎn)換時間：取決于分辨率(例如 12 位需 750ms高效，9 位僅需 93.75ms)。

步驟 2：讀取溫度數(shù)據(jù)

- 轉(zhuǎn)換完成后至關重要，主控制器發(fā)送 Read Scratchpad(0xBE) 命令質量，從傳感器的暫存器中讀取溫度數(shù)據(jù)。

- 溫度數(shù)據(jù)以 16 位二進制補碼格式 存儲，包含符號位不久前、整數(shù)部分和小數(shù)部分緊迫性。

3. 溫度數(shù)據(jù)格式

DS18B20 的溫度值存儲格式如下：

- 高字節(jié)(MSB)：

- 前 5 位為符號位(`S`)，`S=1` 表示負溫度體系，`S=0` 表示正溫度系統穩定性。

- 后 3 位為整數(shù)部分的最高有效位(MSB)。

- 低字節(jié)(LSB)：

- 后 4 位為小數(shù)部分多種場景，每個單位對應 0.0625°C(12 位分辨率時)科技實力。

示例：

- 原始數(shù)據(jù) `0x0550`(二進制 `00000101 01010000`)：

- 符號位 `S=0` → 正溫度。

- 整數(shù)部分：`0000101` → 5°C集中展示。

- 小數(shù)部分：`01000000` → 0.25°C(`0100` × 0.0625 = 0.25)可靠保障。

- 實際溫度：5.25°C。

4. 1-Wire 通信協(xié)議

DS18B20 通過單根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)通信改造層面，協(xié)議關(guān)鍵點如下：

1. 初始化(復位脈沖)：

- 主機發(fā)送復位脈沖(>480μs 低電平)機製，傳感器回應存在脈沖(60~240μs 低電平)。

2. ROM 命令：

- 用于尋址總線上的多個傳感器(如 `Read ROM`大面積、`Match ROM`)發力。

3. 功能命令：

- 控制傳感器操作(如 `Convert T`、`Read Scratchpad`)集成應用。

5. 寄生供電模式

DS18B20 支持 寄生供電(Parasite Power)：

- 僅需 DQ 數(shù)據(jù)線 和 GND越來越重要的位置，無需額外電源線。

- 在溫度轉(zhuǎn)換期間迎來新的篇章，主機需通過強上拉(MOSFET)提供足夠電流(約 1mA)解決方案。

6. 關(guān)鍵特性

- 測溫范圍：-55°C 至 +125°C(±0.5°C 精度，-10°C 至 +85°C)共同學習。

- 多設備支持：單總線可掛載多個 DS18B20交流研討，通過唯一 64 位 ROM ID 尋址。

- 低功耗：待機電流僅 1μA。

DS18B20 通過內(nèi)部溫度敏感元件和 ADC 將溫度數(shù)字化順滑地配合，利用 1-Wire 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。其單總線設計薄弱點、高精度和靈活供電方式貢獻法治，使其在嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)應用中廣泛使用。實際使用時需注意總線時序應用優勢、電源穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)格式解析相對較高。