如何正确使用DS18B20传感器进行温度测量？

摘要： 一、DS18B20简介DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，它能够直接输出数字信号，无需复杂的模拟信号处理电路，其测温范围为-55℃至+125℃...

一、DS18B20简介

DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，它能够直接输出数字信号，无需复杂的模拟信号处理电路，其测温范围为55℃至+125℃，固有测温分辨率为0.5℃（可通过编程实现9至12位的分辨率）。

二、测量原理

DS18B20内部主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器，其测温原理基于低温度系数晶振和高温度系数晶振的组合，低温度系数晶振产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。

每次测量前，首先将55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，当预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置重新被装入，重新开始计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

三、测量步骤

1、初始化：先将数据线拉高电平“1”，延时（该时间要求不严格，但应尽量短），然后将数据线拉到低电平“0”，再延时750微秒（该时间范围可以从480到960微秒），最后将数据线拉到高电平“1”并延时等待，如果初始化成功，在15到60微妙时间内会产生一个由DS18B20返回的低电平“0”，据该状态可确定其存在，但应注意不能无限等待，需进行超时控制。

2、发送命令：主设备必须向DS18B20发送温度转换命令[44h]才能开始温度转换，对于DS18B20，常用的命令包括跳过ROM指令[CCh]、匹配ROM指令[55h]、搜索ROM指令[F0h]、读暂存器指令[BEh]等。

3、读取数据：如果DS18B20是由外部供电，当发送完温度转换命令后，主设备可以执行“读数据时序”，若此时温度转换正在进行，DS18B20会响应“0”；若温度转换完成，则会响应“1”，如果DS18B20是由“寄生电源”供电，则此响应技术不可使用，因为在整个温度转换期间，总线必须强制拉高，当温度转换完成后，就可以读取温度寄存器中的数据了，读取时，先读取低位字节，再读取高位字节，两个字节合成16位温度数据。

四、数据处理

读取到的温度数据是以16位补码形式存储的，其中高5位是符号位，正数时S=0，负数时S=1，对于正温度，直接将16进制数转换成10进制即可得到实际温度；对于负温度，需要将16进制取反后加1，再转换成10进制。

读取到的温度数据为0x550H，转换为二进制是0101010100000000B，由于符号位为0，表示正数，直接将剩余的11位二进制数转换为十进制数，得到85，即当前温度为+85度，若读取到的温度数据为0xFC90H，转换为二进制是1111110010010000B，符号位为1，表示负数，先将16进制取反得到0000001101010000B，再加1得到0000001101010001B，转换为十进制数得到55，即当前温度为55度。

通过上述介绍，可以清晰地了解DS18B20如何精确地测量温度，从初始化到数据处理，每一步都至关重要，确保测量结果的准确性和可靠性。