DS18B20是一款常见的数字温度传感器，以其简单易用、精度高、抗干扰性强等特点，在多种应用场景中得到了广泛使用。以下是关于DS18B20的详细信息，包括其工作原理、功能模块、应用场合等：

1. 基本概述

DS18B20是一种数字输出的温度传感器，能够提供精确的温度数据，具有体积小、功耗低、成本低的优点，且支持一线总线通信。它使用单一的信号线来传输温度数据和控制命令，适合需要多个传感器连接的场合，常见于温度测量与控制系统中。

主要特点：

• 高精度：可提供12位的温度分辨率，最小分辨率为0.0625℃。

• 宽工作电压范围：支持3.0V至5.5V电源。

• 简单接线：采用一线总线（One-Wire）协议，减少了布线复杂性。

• 多种封装形式：可选择TO-92封装形式，适用于不同应用场景。

• 低功耗：静态功耗非常低，适合于长期运行。

外部结构：

• VDD：电源输入端。

• DQ：数字信号输入/输出端。

• GND：电源地。

2. 封装与外观

DS18B20常见的封装形式是TO-92封装，适合插入式安装。它的外形小巧，容易集成到各种设备中。封装后，DS18B20可用于多种温度监控应用。

• 常见型号：DS18B20，DS18B20+。

3. 工作原理

DS18B20使用数字温度传感器，其工作原理基于温度计数系统，具体步骤如下：

• 低温度系数振荡器：其振荡频率变化极小，主要用于产生固定频率的脉冲信号。

• 高温度系数振荡器：随着温度的变化，频率变化显著，用于生成可变脉冲信号，输入到计数器中。

• 温度测量：通过计数器的脉冲信号变化，计算出当前的温度值。低温度系数振荡器提供时钟脉冲，减法计数器1通过脉冲信号进行计数，累加至温度寄存器。

4. 内部结构与功能模块

DS18B20的内部结构主要包括以下几个部分：

1. 64位光刻ROM：

• 前8位为设备唯一标识码。

• 后48位为连续的数字代码。

• 最后8位为CRC校验，用于确保数据传输的完整性。

2. 存储器：

• 高速暂存器RAM：包括8个字节的存储单元，用于处理数据。

• 可电擦除RAM：包括温度触发器（TH和TL）和配置寄存器，用于存储配置信息。

3. 配置寄存器：

• 9位：0.5℃。

• 10位：0.25℃。

• 11位：0.125℃。

• 12位：0.0625℃。

• 配置寄存器确定温度转换的分辨率，可以设置为9位至12位。

• 分辨率设置：

• 默认分辨率为12位。

4. 温度报警触发器（TH和TL）：

• 用于设定温度上下限，超出该范围时触发报警。

5. 温度读取与转换

温度读取过程如下：

• DS18B20将温度值以16位数据形式输出，前5位为符号位。

• 正温度：直接将16进制数转换为10进制。

• 负温度：对16进制数取反加1，然后转换为10进制。

• 例：0550H = +85℃，FC90H = -55℃。

6. 应用场合

DS18B20广泛应用于需要温度测量和控制的场合，如：

• 管道测温：用于检测液体或气体流动的温度。

• 高炉水循环测温：可在工业过程中实时监控设备温度。

• 锅炉与机房测温：提供实时温控，防止设备过热。

• 农业温度监测：如农业大棚中的温度控制。

• 洁净室：在洁净室中精确控制温度。

• 弹药库：确保温度处于安全范围内。

7. 电源管理

DS18B20支持两种电源模式：

• 外部电源模式：接入3.0V至5.5V电源（VDD端）。

• 寄生电源模式：当VDD端接地时，使用内部寄生电源供电。

8. 通讯协议

DS18B20使用一线总线（One-Wire）协议与外部设备通信，支持多个设备通过一根数据线共享通讯。这简化了布线并降低了成本。

常用操作步骤：

1. 初始化设备（发复位脉冲）。

2. 发ROM功能命令。

3. 发存储器操作命令。

4. 处理并读取数据。

9. 总结

DS18B20数字温度传感器凭借其高精度、简单的接线方式、低功耗、适应性强等特点，广泛应用于各种温度监控与控制领域。其内部结构和工作原理保证了测量的准确性和稳定性，是许多温度测量系统的首选器件。