مستشعر درجة حرارة DS18B20 متصل بـ MCU

مقدمة المعرفة عن مستشعر درجة الحرارة DS18B20
DS18B20 هو مستشعر درجة حرارة رقمية شائعة الاستخدام. يقوم بإخراج الإشارات الرقمية, يتميز بخصائص الحجم الصغير, أجهزة منخفضة النفقات العامة, القدرة القوية لمكافحة التداخل, دقة عالية, ويستخدم على نطاق واسع.

يوفر مسبار درجة الحرارة الرقمي DS18B20 9 ل 12 قليل

مسبار مستشعر مقاوم للماء DS18B20

مستشعر TPE Overmolding IP68 المقاوم للماء DS18B20

مقدمة لجهاز استشعار درجة الحرارة DS18B20
الميزات التقنية:
①. وضع الواجهة الفريد من نوعه. عندما يتم توصيل DS18B20 بالمعالج الدقيق, فقط 1 هناك حاجة إلى سلك لتحقيق اتصال ثنائي الاتجاه بين المعالج الدقيق وDS18B20.
②. نطاق قياس درجة الحرارة -55 درجة مئوية ~ +125 درجة مئوية, الخطأ الكامن في قياس درجة الحرارة هو 1 درجة مئوية.
③. دعم وظيفة الشبكات متعددة النقاط. يمكن توصيل متعددة DS18B20 بالتوازي على الأسلاك الثلاثة الوحيدة, والحد الأقصى 8 يمكن توصيله بالتوازي لتحقيق قياس درجة الحرارة متعددة النقاط. إذا كان الرقم كبيرًا جدًا, سيكون جهد مزود الطاقة منخفضًا جدًا, مما أدى إلى انتقال إشارة غير مستقر.
④. إمدادات الطاقة العاملة: 3.0~ 5.5V/DC (يمكن استخدام مزود الطاقة الطفيلي لخط البيانات).
⑤. لا توجد مكونات طرفية مطلوبة أثناء الاستخدام.
⑥. يتم إرسال نتائج القياس بشكل تسلسلي في شكل رقمي 9 ~ 12 بت.
⑦. قطر أنبوب الحماية من الفولاذ المقاوم للصدأ هو φ6.
⑧. إنها مناسبة لقياس درجة الحرارة لخطوط الأنابيب الصناعية المتوسطة المختلفة ذات DN15~25, DN40~DN250 والمعدات في المساحات الضيقة.
⑨. خيوط التثبيت القياسية M10X1, M12x1.5, G1/2" اختيارية.
⑩. يتم توصيل كابل PVC مباشرة أو يتم توصيل صندوق التوصيل من النوع الكروي الألماني, وهو مناسب للاتصال بالمعدات الكهربائية الأخرى.

DS18B20 مبدأ قراءة وكتابة التوقيت وقياس درجة الحرارة:
يظهر مبدأ قياس درجة الحرارة DS18B20 في الشكل 1. يتأثر تردد التذبذب لمذبذب الكريستال ذو معامل درجة الحرارة المنخفضة في الشكل قليلاً بدرجة الحرارة, ويستخدم لتوليد إشارة نبضية ذات تردد ثابت لإرسالها إلى العداد 1. يتغير تردد تذبذب مذبذب الكريستال ذو معامل درجة الحرارة المرتفعة بشكل كبير مع درجة الحرارة, ويتم استخدام الإشارة التي تم إنشاؤها كمدخل نبض العداد 2. عداد 1 ويتم ضبط سجل درجة الحرارة مسبقًا على القيمة الأساسية المقابلة لـ -55 درجة مئوية. عداد 1 يطرح إشارة النبض الناتجة عن مذبذب الكريستال ذو معامل درجة الحرارة المنخفضة. عندما تكون قيمة الإعداد المسبق للعداد 1 يتم تقليله إلى 0, سيتم زيادة قيمة سجل درجة الحرارة بواسطة 1, والإعداد المسبق للعداد 1 سيتم إعادة تحميلها. عداد 1 يتم إعادة التشغيل لحساب إشارة النبض الناتجة عن مذبذب الكريستال ذو معامل درجة الحرارة المنخفضة, وتستمر الدورة حتى العداد 2 تهم 0, وقف تراكم قيمة تسجيل درجة الحرارة. في هذا الوقت, القيمة في سجل درجة الحرارة هي درجة الحرارة المقاسة. يتم استخدام مجمع المنحدر لتعويض وتصحيح اللاخطية في عملية قياس درجة الحرارة, ويستخدم إخراجها لتصحيح قيمة الإعداد المسبق للعداد 1.

شكل 1 على النحو التالي:

مخطط دائرة اتصال DS18B20 وMCU

2. مخطط اتصال DS18B20 وMCU

تعريف معلمة دبوس DS18B20

3. DS18B20 تعريف PIN:

DQ: إدخال/إخراج البيانات. واجهة استنزاف مفتوحة بسلك واحد. يمكنه أيضًا توفير الطاقة للجهاز عند استخدامه في وضع الطاقة الطفيلي VDD: إمدادات الطاقة الإيجابية GND: أرض السلطة 4. مقدمة التحليل الداخلي DS18B20:

تحليل وإدخال الهيكل الداخلي DS18B20

يوضح الشكل أعلاه المخطط التفصيلي لـ DS18B20, ويقوم ROM 64 بت بتخزين الرمز التسلسلي الفريد للجهاز. تحتوي الذاكرة العازلة على 2 بايت من سجلات درجة الحرارة التي تخزن الإخراج الرقمي لجهاز استشعار درجة الحرارة. فضلاً عن ذلك, توفر الذاكرة العازلة إمكانية الوصول إلى سجلات تشغيل التنبيه العلوية والسفلية ذات 1 بايت (ث و ليرة تركية) وسجلات التكوين 1 بايت. يسمح سجل التكوين للمستخدم بضبط دقة درجة الحرارة للتحويل الرقمي إليها 9, 10, 11, أو 12 أجزاء. ذ, TL, وسجلات التكوين غير متطايرة (إيبروم), لذلك سيحتفظون بالبيانات عند إيقاف تشغيل الجهاز. يستخدم DS18B20 بروتوكول الناقل الفريد ذو السلك الواحد من مكسيم, والذي يستخدم إشارة التحكم. يتطلب خط التحكم مقاومة سحب ضعيفة لأن جميع الأجهزة متصلة بالحافلة من خلال منفذ 3 حالات أو منفذ الصرف المفتوح (دبوس DQ في حالة DS18B20). في نظام الناقل هذا المعالجات الدقيقة (يتقن) يستخدم رمزًا فريدًا 64 بت لكل جهاز. لأن كل جهاز له رمز فريد, عدد الأجهزة التي يمكن معالجتها على ناقل واحد غير محدود تقريبًا.

تنسيق تسجيل درجة الحرارة

مخطط تنسيق تسجيل درجة الحرارة DS18B20

علاقة درجة الحرارة/البيانات

DS18B20 العلاقة بين درجة الحرارة والبيانات

إشارة إنذار التشغيل

بعد قيام DS18B20 بإجراء تحويل لدرجة الحرارة, فهو يقارن قيمة درجة الحرارة بقيمة مشغل الإنذار التكميلي المحدد من قبل المستخدم والمخزنة في سجلات TH وTL ذات 1 بايت. تشير بت الإشارة إلى ما إذا كانت القيمة موجبة أم سالبة: موجب S = 0, سلبي S = 1. سجلات TH وTL غير متطايرة (إيبروم) وبالتالي فهي ليست متقلبة عند إيقاف تشغيل الجهاز. يمكن الوصول إلى TH وTL من خلال البايتات 2 و 3 من الذاكرة.
تنسيق تسجيل TH وTL:

سجلات التكوين DS18B20

رسم تخطيطي لتشغيل DS18B20 باستخدام مصدر طاقة خارجي

رسم تخطيطي لاستخدام مصدر الطاقة الخارجي لتشغيل DS18B20

64-بت رمز الذاكرة للقراءة فقط بالليزر:

DS18B20 رمز ذاكرة الليزر للقراءة فقط 64 بت

يحتوي كل DS18B20 على رمز 64 بت فريد مخزن في ذاكرة القراءة فقط (ROM).. الأقل أهمية 8 تحتوي بتات رمز ROM على رمز عائلة السلك الواحد لـ DS18B20: 28ح. التالي 48 تحتوي البتات على رقم تسلسلي فريد. الأكثر أهمية 8 تحتوي البتات على فحص التكرار الدوري (اتفاقية حقوق الطفل) بايت, الذي يحسب من الأول 56 بتات من رمز ROM.

خريطة الذاكرة DS18B20

خريطة الذاكرة DS18B20

سجل التكوين:

شكل 2

سجلات التكوين DS18B20

بايت 4 من الذاكرة يحتوي على سجل التكوين, والتي يتم تنظيمها كما هو موضح في الشكل 2. يمكن للمستخدم ضبط دقة التحويل لـ DS18B20 باستخدام البتات R0 وR1 هنا كما هو موضح في الجدول 2. الإعدادات الافتراضية لتشغيل هذه البتات هي R0 = 1 و R1 = 1 (12-قرار قليلا). لاحظ أن هناك علاقة مباشرة بين الدقة ووقت التحويل. قليل 7 وبتات 0 ل 4 في سجل التكوين محجوزة للاستخدام الداخلي للجهاز ولا يمكن الكتابة فوقها.

طاولة 2 تكوين قرار ميزان الحرارة

DS18B20 تكوين دقة ميزان الحرارة

جيل اتفاقية حقوق الطفل

تعد بايت CRC جزءًا من كود ROM 64 بت DS18B20 ويتم توفيرها في البايت التاسع من لوحة المسودة. يتم حساب رمز ROM CRC من الأول 56 بتات من رمز ROM وهي موجودة في البايت الأكثر أهمية في ROM. يتم حساب لوحة المسودة CRC بناءً على البيانات المخزنة في لوحة المسودة, لذلك يتغير عندما تتغير البيانات الموجودة في لوحة المسودة. توفر CRC لمضيف الحافلة طريقة للتحقق من البيانات عند قراءة البيانات من DS18B20. بعد التأكد من قراءة البيانات بشكل صحيح, يجب على قائد الحافلة إعادة حساب CRC من البيانات المستلمة ثم مقارنة هذه القيمة برمز ROM CRC (لقراءة ROM) أو لوحة المسودة CRC (لقراءات المسودة). إذا تطابق CRC المحسوبة مع CRC القراءة, تم استلام البيانات بشكل صحيح. إن قرار مقارنة قيم CRC والمضي قدمًا يعود تمامًا إلى تقدير قائد الحافلة. لا توجد دوائر داخل DS18B20 من شأنها أن تمنع تنفيذ تسلسل الأوامر إذا:
DS18B20 اتفاقية حقوق الطفل (ROM أو لوحة الكتابة) لا يتطابق مع القيمة التي تم إنشاؤها بواسطة سيد الحافلة.
الدالة متعددة الحدود المكافئة لـ CRC هي:
اتفاقية حقوق الطفل = X8 + X5 + X4 + 1
يمكن لقائد الحافلة إعادة حساب CRC ومقارنتها بقيمة CRC الخاصة بـ DS18B20 بواسطة:
يظهر المولد متعدد الحدود في الشكل 3. تشتمل الدائرة على سجل التحول وبوابات yihuo, وتتم تهيئة أجزاء سجل التحول إلى 0. البت الأقل أهمية من رمز ROM أو البت الأقل أهمية من البايت 0 في لوحة المسودة يجب أن يتم نقلها إلى سجل التحول واحدًا تلو الآخر. بعد التحول في قليلا 56 من ROM أو الجزء الأكثر أهمية من البايت 7 من لوحة الصفر, سوف يحتوي المولد متعدد الحدود على CRC المعاد حسابها. التالي, يجب نقل رمز ROM ذو 8 بتات أو إشارة CRC الموجودة في لوحة المسودة DS18B20 إلى الدائرة. عند هذه النقطة, إذا كانت CRC المعاد حسابها صحيحة, سيكون سجل التحول كل 0s.

شكل 3: مولد CRC

مخطط عملية مولد DS18B20 CRC

V. الوصول إلى DS18B20:
تسلسل الوصول إلى DS18B20 هو كما يلي:
خطوة 1. التهيئة;

خطوة 2. أمر روم (تليها أي تبادل البيانات اللازمة);

خطوة 3. أمر الوظيفة DS18B20 (تليها أي تبادل البيانات اللازمة);

ملحوظة: ويتم اتباع هذا التسلسل في كل مرة يتم فيها الوصول إلى DS18B20, لأن DS18B20 لن يستجيب إذا كانت أي خطوة في التسلسل مفقودة أو معطلة. الاستثناء لهذه القاعدة هو البحث ROM [F0H] والبحث عن التنبيه [صدى] الأوامر. بعد إصدار هذين الأمرين ROM, يجب على المضيف العودة إلى الخطوة 1 بالتسلسل.
(المقدمة أعلاه مترجمة من الدليل الرسمي)

أمر ROM
1, اقرأ روم [33ح]
2, مباراة مدمج [55ح]
3, غرفة السفينة [CCh]
4, البحث الإنذار [صدى]

أمر الوظيفة DS18B20
1, تحويل درجة الحرارة [44ح]
2, اكتب scratchpad (ذاكرة) [4إيه]
3, اقرأ scratchpad (ذاكرة) [به]
4, نسخ scratchpad (ذاكرة [48ح]
5, إعادة الاستيقاظ E2 [ب8ح]
6, قراءة السلطة [B4h]

(للحصول على وصف تفصيلي للأوامر المذكورة أعلاه, انظر الدليل الرسمي)

سادسا. الوصول إلى توقيت DS18B20
أثناء عملية التهيئة, يرسل سيد الحافلة نبض إعادة ضبط (تكساس) مستوى منخفض لما لا يقل عن 480 ثانية عن طريق سحب الناقل ذو السلك الواحد. ثم, يقوم سيد الحافلة بتحرير الحافلة ويدخل في وضع الاستلام (آر إكس). بعد الافراج عن الحافلة, يقوم مقاوم السحب 5kΩ بسحب الحافلة ذات السلك الواحد إلى الأعلى. عندما يكتشف DS18B20 هذه الحافة الصاعدة, ينتظر من 15 إلى 60 ثانية ثم يرسل نبضة حضور عن طريق سحب الناقل ذو السلك الواحد إلى مستوى منخفض لمدة 60 إلى 240 ثانية.

توقيت التهيئة:

هناك نوعان من فترات وقت الكتابة: “اكتب 1” فتحات الوقت و “اكتب 0” فتحات زمنية. تستخدم الحافلة الكتابة 1 فتحة زمنية لكتابة المنطق 1 إلى DS18B20 والكتابة 0 فتحة زمنية لكتابة المنطق 0 إلى DS18B20. يجب أن تكون مدة جميع فترات وقت الكتابة 60 ثانية على الأقل مع وقت استرداد لا يقل عن 1 ميكرو ثانية بين فترات وقت الكتابة الفردية. يتم بدء كلا النوعين من فترات وقت الكتابة بواسطة السيد الذي يقوم بسحب الناقل ذو السلك الواحد إلى مستوى منخفض (انظر الشكل 14). لتوليد الكتابة 1 فتحة زمنية, بعد سحب الحافلة ذات السلك الواحد إلى مستوى منخفض, يجب على قائد الحافلة تحرير الناقل ذو السلك الواحد خلال 15 ثانية. بعد الافراج عن الحافلة, تقوم مقاومة السحب 5kΩ بسحب الحافلة للأعلى. توليد أ
يكتب 0 فتحة زمنية, بعد سحب خط 1-Wire منخفضًا, يجب أن يستمر قائد الحافلة في إبقاء الحافلة منخفضة طوال الفترة الزمنية (60 ثانية على الأقل). يقوم DS18B20 باختبار الناقل ذو السلك الواحد ضمن نافذة تتراوح من 15 إلى 60 ثانية بعد أن يبدأ السيد في فترة وقت الكتابة. إذا كانت الحافلة مرتفعة خلال نافذة أخذ العينات, أ 1 هو مكتوب إلى DS18B20. إذا كان الخط منخفضا, أ 0 هو مكتوب إلى DS18B20.
ملحوظة: Timeslot هو جزء من المضاعفة الذاتية التسلسلية لمعلومات الفترة الزمنية المخصصة لقناة واحدة.
شكل 14 على النحو التالي:

يتم تشغيل فتحات وقت الكتابة DS18B20 بواسطة المضيف لسحب الناقل ذو السلك الواحد إلى المستوى المنخفض

قراءة فتحة الوقت:
يمكن لـ DS18B20 إرسال البيانات إلى المضيف فقط عندما يصدر المضيف فترة زمنية للقراءة. لذلك, يجب على المضيف إنشاء فترة زمنية للقراءة مباشرة بعد إصدار أمر قراءة الذاكرة [به] أو قراءة مصدر الطاقة [B4h] الأمر حتى يتمكن DS18B20 من توفير البيانات المطلوبة. بدلاً عن ذلك, يمكن للمضيف إنشاء فترة زمنية للقراءة بعد إصدار تحويل T [44ح] أو استدعاء E2 [ب8ح] أمر لمعرفة الحالة. يجب أن تكون مدة جميع فترات وقت القراءة 60 ثانية على الأقل مع حد أدنى لوقت الاسترداد يبلغ 1 ميكرو ثانية بين الفترات الزمنية. يتم بدء فترة القراءة عن طريق قيام السيد بسحب الناقل ذو السلك الواحد إلى مستوى منخفض لإبقائه منخفضًا لمدة 1 ميكرو ثانية على الأقل ثم تحرير الناقل (انظر الشكل 14). بعد أن يبدأ السيد فترة زمنية للقراءة, سيبدأ DS18B20 في إرسال إما 1 أو 0 على متن الحافلة. يرسل DS18B20 أ 1 من خلال رفع الحافلة عالياً وإرسال أ 0 عن طريق سحب الحافلة إلى مستوى منخفض. عندما أ 0 يتم إرسالها, يقوم DS18B20 بتحرير الحافلة عن طريق رفع الحافلة عالياً. تنتهي الفترة الزمنية ويتم سحب الحافلة مرة أخرى إلى حالة الخمول العالية بواسطة مقاومة السحب.

قراءة تفصيلية للمضيف DS18B20 1 فتحة زمنية

DS18B20 أوصى قراءة المضيف 1 فتحة زمنية