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37款傳感器與模塊的提法，在網(wǎng)絡上廣泛流傳，其實Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和模塊，依照實踐出真知（一定要動手做）的理念，以學習和交流為目的，這里準備逐一動手試試做實驗，不管成功與否，都會記錄下來---小小的進步或是搞不定的問題，希望能夠拋磚引玉。?

【Arduino】108種傳感器模塊系列實驗（資料+代碼+圖形+仿真）

實驗三十九：DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器模塊

DS18B20

是世界第一片支持"一線總線"接口的溫度傳感器，一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)引入全新要概念。

DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64 位ROM、溫度靈敏元件、內(nèi)部存儲器和配置寄存器4 部分組成，如上圖所示。

( 1) 64 位ROM。它的內(nèi)容是64 位序列號，它可以被看作是該DS18B20 的地址序列碼，其作用是使每個DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。

( 2) 溫度靈敏元件。它完成對溫度的測量，測量后的結(jié)果存儲在2 個8 b 的溫度寄存器中。

( 3) 內(nèi)部存儲器。內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM 和一個非易失性的可電擦除的E2 PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL 以及配置寄存器。

測溫原理

用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預置到對應于-55攝氏度的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達0,則溫度寄存器（同樣初始化到-55攝氏度）的值增加，表明所測溫度大于-55攝氏度。

1。溫度系數(shù)振蕩器是指一種振蕩器，它的振蕩頻率與溫度之間有一個特定的關(guān)系，即不同的溫度對應不同的振蕩頻率。反之，測量出振蕩器的輸出頻率，就可測量出溫度值。

2.高溫度系數(shù)振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很大，溫度稍有變化，頻率就會變化很多，即對溫度敏感，多用于溫度傳感器。

3.低溫度系數(shù)振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很小，即使溫度變化很大，它的頻率也基本不變。?

??同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復這一過程。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。

主要特性

（1）獨特的單線接口方式，與單片機連接時僅需要一條口線；

（2）測溫范圍為- 55~ + 125℃，在- 10~ + 85℃范圍內(nèi)精度為±0. 5 ℃；

（3）通過編程可實現(xiàn)9~ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式；

（4）用戶可自設定非易失性的報警上下限值；

（5）外圍電路簡單，使用時不需要外圍元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3. 0 ~ 5. 5 V 無需備用電源；

（6）無需外部元件,獨特的一線接口,電源和信號混合在一起；

（7）每個芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，零功耗等待；

（8）DS18B20 有TO 92、SOIC 及CSP 封裝，其中VDD 為外接供電電源輸入端，GND 為公共地，DQ為數(shù)字信號輸出端；

（9）適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領域。

部件描述

存儲器---DS18B20的存儲器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個配置寄存器。存儲器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來確認這些數(shù)字。當確認以后就可以用復制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除RAM中。當修改過寄存器中的數(shù)時，這個過程能確保數(shù)字的完整性。高速暫存器RAM是由8個字節(jié)的存儲器組成；用讀寄存器的命令能讀出第九個字節(jié)，這個字節(jié)是對前面的八個字節(jié)進行校驗。

64-位光刻ROM---前8位是DS18B20的自身代碼，接下來的48位為連續(xù)的數(shù)字代碼，最后的8位是對前56位的CRC校驗。64-位的光刻ROM又包括5個ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報警查找。?

外部電源的連---DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源。當VDD端口接3.0V—5.5V的電壓時是使用外部電源；當VDD端口接地時使用了內(nèi)部的寄生電源。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。

配置寄存器---配置不同的位數(shù)來確定溫度和數(shù)字的轉(zhuǎn)化?？梢灾繰1，R0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉(zhuǎn)化位所對應的轉(zhuǎn)化時間，四種配置的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出廠時以配置為12位。

溫度的讀取---DS18B20在出廠時以配置為12位，讀取溫度時共讀取16位，前5個位為符號位，當前5位為1時，讀取的溫度為負數(shù)；當前5位為0時，讀取的溫度為正數(shù)。溫度為正時讀取方法為：將16進制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進制即可。溫度為負時讀取方法為：將16進制取反后加1，再轉(zhuǎn)換成10進制即可。例：0550H = +85 度，F(xiàn)C90H = -55 度。

使用要點

DS18B20 采用的是單線總線協(xié)議方式，即在一條數(shù)據(jù)線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而單片機硬件上不支持單總線協(xié)議，因此必須采用軟件方法來模擬單總線的協(xié)議是序來完成對DS18B20 芯片的訪問。由于DS18B20 是在一根I/ O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此對讀寫的數(shù)據(jù)位有嚴格的時序要求，它有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序: 初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將單片機作為主設備，DS18B20 作為從設備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求DS18B20 回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。