DS18B20 lämpötila-anturi kytketty MCU:hun

DS18B20 lämpötila-anturitiedon esittely
DS18B20 on yleisesti käytetty digitaalinen lämpötila-anturi. Se lähettää digitaalisia signaaleja, sillä on pienen koon ominaisuudet, matalat laitteistokulut, vahva häiriöntorjuntakyky, korkean tarkkuuden, ja sitä käytetään laajalti.

DS18B20 digitaalinen lämpötila-anturi tarjoaa 9 kohtaan 12 bitti

Vesitiivis DS18B20 anturi

TPE Overmolding IP68 vedenpitävä DS18B20 anturi

DS18B20-lämpötila-anturin esittely
Tekniset ominaisuudet:
①. Ainutlaatuinen yksijohdinliitäntätila. Kun DS18B20 on kytketty mikroprosessoriin, vain 1 johto tarvitaan kaksisuuntaisen tiedonsiirron toteuttamiseen mikroprosessorin ja DS18B20:n välillä.
②. Lämpötilan mittausalue -55℃～+125℃, sisäinen lämpötilan mittausvirhe 1℃.
③. Tukee monipisteverkkotoimintoa. Useita DS18B20 voidaan kytkeä rinnan vain kolmella johdolla, ja enintään 8 voidaan kytkeä rinnakkain monipistelämpötilan mittaamiseksi. Jos luku on liian suuri, virtalähteen jännite on liian alhainen, mikä johtaa epävakaan signaalin siirtoon.
④. Toimiva virtalähde: 3.0~5,5V/DC (datalinjan loisvirtalähdettä voidaan käyttää).
⑤. Oheiskomponentteja ei tarvita käytön aikana.
⑥. Mittaustulokset lähetetään sarjana 9~12-bittisessä digitaalisessa muodossa.
⑦. Ruostumattomasta teräksestä valmistetun suojaputken halkaisija on Φ6.
⑧. Se soveltuu erilaisten keskisuurten teollisuusputkistojen lämpötilan mittaamiseen DN15 ~ 25, DN40~DN250 ja laitteet ahtaissa tiloissa.
⑨. Vakioasennuskierteet M10X1, M12X1.5, G1/2” ovat valinnaisia.
⑩. PVC-kaapeli on kytketty suoraan tai saksalainen pallotyyppinen liitäntärasia on kytketty, joka on kätevä liittää muihin sähkölaitteisiin.

DS18B20 luku- ja kirjoitusajoitus ja lämpötilan mittausperiaate:
DS18B20 lämpötilan mittausperiaate on esitetty kuvassa 1. Kuvan matalan lämpötilakertoimen kideoskillaattorin värähtelytaajuuteen vaikuttaa vain vähän lämpötila, ja sitä käytetään generoimaan kiinteätaajuinen pulssisignaali, joka lähetetään laskuriin 1. Korkean lämpötilan kertoimen kideoskillaattorin värähtelytaajuus muuttuu merkittävästi lämpötilan mukaan, ja generoitua signaalia käytetään laskurin pulssitulona 2. Laskuri 1 ja lämpötilarekisteri on esiasetettu perusarvoon, joka vastaa -55 ℃. Laskuri 1 vähentää matalan lämpötilan kertoimen kideoskillaattorin muodostaman pulssisignaalin. Kun laskurin esiasetettu arvo 1 vähennetään arvoon 0, Lämpötilarekisterin arvo korotetaan 1, ja laskurin esiasetus 1 ladataan uudelleen. Laskuri 1 käynnistyy uudelleen laskeakseen matalan lämpötilan kertoimen kideoskillaattorin muodostaman pulssisignaalin, ja sykli jatkuu laskuriin asti 2 luottaa jhk 0, pysäyttää lämpötilarekisteriarvon kertymisen. Tällä hetkellä, Lämpötilarekisterin arvo on mitattu lämpötila. Kaltevuusakkua käytetään kompensoimaan ja korjaamaan epälineaarisuutta lämpötilan mittausprosessissa, ja sen lähtöä käytetään laskurin esiasetetun arvon korjaamiseen 1.

Kuva 1 on seuraava:

DS18B20 ja MCU kytkentäkaavio

2. DS18B20 ja MCU kytkentäkaavio

DS18B20 pin parametrien määrittely

3. DS18B20 PIN -määritelmä:

DQ: Tietojen syöttö/tulostus. Avaa 1-johdinliitäntä. Se voi myös antaa virtaa laitteelle, kun sitä käytetään loisvirtatilassa VDD: positiivinen virtalähde GND: virta maadoitus 4. DS18B20 sisäisen analyysin esittely:

DS18B20:n sisäisen rakenteen analyysi ja esittely

Yllä oleva kuva näyttää DS18B20:n lohkokaavion, ja 64-bittinen ROM tallentaa laitteen ainutlaatuisen sarjakoodin. Puskurimuisti sisältää 2 tavua lämpötilarekistereitä, jotka tallentavat lämpötila-anturin digitaalisen lähdön. Lisäksi, puskurimuisti tarjoaa pääsyn 1-tavuisiin ylempään ja alempaan hälytyksen laukaisurekistereihin (TH ja TL) ja 1-tavuiset konfigurointirekisterit. Konfigurointirekisterin avulla käyttäjä voi asettaa lämpötilan resoluution digitaaliseksi muunnokseksi 9, 10, 11, tai 12 bitti. TH, TL, ja konfigurointirekisterit ovat haihtumattomia (EEPROM), joten ne säilyttävät tiedot, kun laitteen virta katkaistaan. DS18B20 käyttää Maximin ainutlaatuista 1-wire-väyläprotokollaa, joka käyttää ohjaussignaalia. Ohjauslinja vaatii heikon vetovastuksen, koska kaikki laitteet on kytketty väylään 3-tilan tai avoimen tyhjennysportin kautta (DQ-nasta DS18B20:n tapauksessa). Tässä väyläjärjestelmässä mikroprosessori (hallita) käyttää yksilöllistä 64-bittistä koodia jokaiselle laitteelle. Koska jokaisella laitteella on yksilöllinen koodi, yhdellä väylällä osoitettavien laitteiden määrä on käytännössä rajaton.

Lämpötilarekisterin muoto

DS18B20 lämpötilarekisterin muotokaavio

Lämpötila/tietosuhde

DS18B20 Lämpötilan ja datan suhde

Toimintahälytyssignaali

Kun DS18B20 on suorittanut lämpötilan muuntamisen, se vertaa lämpötila-arvoa käyttäjän määrittelemään kahden komplementin hälytyksen laukaisuarvoon, joka on tallennettu 1-tavuisiin TH- ja TL-rekistereihin. Etumerkkibitti osoittaa, onko arvo positiivinen vai negatiivinen: positiivinen S=0, negatiivinen S=1. TH- ja TL-rekisterit ovat haihtumattomia (EEPROM) eivätkä siksi ole haihtuvia, kun laitteen virta on katkaistu. TH ja TL ovat käytettävissä tavujen kautta 2 ja 3 muistista.
TH- ja TL-rekisterimuoto:

DS18B20 konfigurointirekisterit

Kaaviokaavio DS18B20:n virran kytkemisestä ulkoisella virtalähteellä

Kaavio ulkoisen virtalähteen käyttämisestä DS18B20:n virtalähteenä

64-bittinen laser-vain lukumuistikoodi:

DS18B20 64-bittinen laser-vain lukumuistikoodi

Jokainen DS18B20 sisältää ainutlaatuisen 64-bittisen koodin, joka on tallennettu ROM-muistiin. Vähiten merkittävä 8 ROM-koodin bitit sisältävät DS18B20:n yksijohtimisperhekoodin: 28h. Seuraava 48 bitit sisältävät yksilöllisen sarjanumeron. Merkittävin 8 bitit sisältävät syklisen redundanssitarkistuksen (CRC) tavu, joka lasketaan ensimmäisestä 56 ROM-koodin bittejä.

DS18B20 muistikartta

Konfigurointirekisteri:

Kuva 2

DS18B20 konfigurointirekisterit

Tavu 4 muistista sisältää konfigurointirekisterin, joka on järjestetty kuvan osoittamalla tavalla 2. Käyttäjä voi asettaa DS18B20:n muunnosresoluution käyttämällä bittejä R0 ja R1 tässä taulukon mukaisesti. 2. Näiden bittien käynnistyksen oletusarvot ovat R0 = 1 ja R1 = 1 (12-bitin resoluutio). Huomaa, että resoluution ja muunnosajan välillä on suora yhteys. Bitti 7 ja bittejä 0 kohtaan 4 konfigurointirekisterissä on varattu laitteen sisäiseen käyttöön, eikä niitä voi korvata.

Taulukko 2 Lämpömittarin resoluution konfigurointi

DS18B20 lämpömittarin resoluution kokoonpano

CRC-sukupolvi

CRC-tavu on osa DS18B20:n 64-bittistä ROM-koodia ja se on luonnossivun 9. tavussa.. ROM-koodi CRC lasketaan ensimmäisestä 56 ROM-koodin bittiä ja se sisältyy ROM:n merkittävimpään tavuun. Scratchpad CRC lasketaan alustalle tallennettujen tietojen perusteella, joten se muuttuu, kun luonnossivun tiedot muuttuvat. CRC tarjoaa väyläisännälle menetelmän tietojen varmentamiseen luettaessa tietoja DS18B20:sta. Kun olet tarkistanut, että tiedot on luettu oikein, väyläisännän täytyy laskea CRC uudelleen vastaanotetusta datasta ja sitten verrata tätä arvoa ROM-koodiin CRC (ROM-lukua varten) tai scratchpad CRC (alustan lukemiseen). Jos laskettu CRC vastaa luettua CRC:tä, tiedot on vastaanotettu oikein. Päätös CRC-arvojen vertailusta ja jatkamisesta on täysin väylän päällikön harkinnassa. DS18B20:n sisällä ei ole piiriä, joka estäisi komentosarjan suorittamisen, jos:
DS18B20 CRC (ROM tai scratchpad) ei vastaa väyläisäntälaitteen luomaa arvoa.
Vastaava polynomifunktio CRC:lle on:
CRC = X8 + X5 + X4 + 1
Väyläisäntä voi laskea CRC:n uudelleen ja verrata sitä DS18B20:n CRC-arvoon:
Polynomigeneraattori on esitetty kuvassa 3. Piiri sisältää siirtorekisterin ja yihuo-portit, ja siirtorekisterin bitit alustetaan 0. ROM-koodin vähiten merkitsevä bitti tai tavun vähiten merkitsevä bitti 0 Scratchpadissa tulee siirtää siirtorekisteriin yksi kerrallaan. Vaihteen vaihdon jälkeen 56 ROM-muistista tai tavun merkittävin bitti 7 alustalta, polynomigeneraattori sisältää uudelleen lasketun CRC:n. Seuraava, 8-bittinen ROM-koodi tai CRC-signaali scratchpadissa DS18B20 on siirrettävä piiriin. Tässä vaiheessa, jos uudelleen laskettu CRC on oikea, vaihtorekisteri on kaikki 0.

Kuva 3: CRC generaattori

DS18B20 CRC-generaattorin prosessikaavio

V. DS18B20:n käyttäminen:
DS18B20:n käyttöjärjestys on seuraava:
Askel 1. Alustus;

Askel 2. ROM-komento (mitä seuraa tarvittava tiedonvaihto);

Askel 3. DS18B20-toimintokomento (mitä seuraa tarvittava tiedonvaihto);

Huomautus: Tätä järjestystä seurataan joka kerta, kun DS18B20:een käytetään, koska DS18B20 ei vastaa, jos jokin sekvenssin vaihe puuttuu tai ei toimi. Poikkeus tähän sääntöön on Search ROM [F0h] ja hälytyshaku [Ech] komentoja. Kun olet antanut nämä kaksi ROM-komentoa, isännän on palattava vaiheeseen 1 järjestyksessä.
(Yllä oleva johdanto on käännetty virallisesta käsikirjasta)

ROM-komento
1, Lue ROM [33h]
2, Sovita ROM [55h]
3, Ohita ROM [CCh]
4, Hälytyshaku [Ech]

DS18B20 Toimintokomento
1, Muunna lämpötila [44h]
2, Kirjoita Scratchpad (Muisti) [4Eh]
3, Lue Scratchpad (Muisti) [BEh]
4, Kopioi Scratchpad (Muisti [48h]
5, Herätä uudelleen E2 [B8h]
6, Lue Virta [B4h]

(Yllä olevien komentojen yksityiskohtainen kuvaus, katso virallinen käsikirja)

VI. Pääsy DS18B20 ajoitukseen
Alustusprosessin aikana, väyläisäntä lähettää nollauspulssin (TX) matala taso vähintään 480 µs vetämällä 1-johtimista väylää. Sitten, väyläisäntä vapauttaa väylän ja siirtyy vastaanottotilaan (RX). Bussin vapauttamisen jälkeen, 5kΩ vetovastus nostaa 1-johtimisen väylän korkealle. Kun DS18B20 havaitsee tämän nousevan reunan, se odottaa 15 µs - 60 µs ja lähettää sitten läsnäolopulssin vetämällä 1-Wire väylän matalaksi 60 µs - 240 µs.

Alustamisen ajoitus:

Kirjoitusaikavälejä on kahdenlaisia: “Kirjoita 1” aikavälit ja “Kirjoita 0” aikavälit. Bussissa käytetään Writea 1 aikaväli logiikan kirjoittamiseen 1 DS18B20:een ja Write 0 aikaväli logiikan kirjoittamiseen 0 DS18B20:een. Kaikkien kirjoitusaikavälien on oltava vähintään 60 µs pitkiä ja palautumisajan on oltava vähintään 1 µs yksittäisten kirjoitusaikavälien välillä. Molemmat kirjoitusaikavälit käynnistetään isännällä, joka vetää 1-Wire-väylän alas (katso kuva 14). Luodaksesi kirjoitus 1 aikaväli, sen jälkeen, kun 1-johtiminen väylä on alhaalla, väyläisännän on vapautettava 1-Wire-väylä 15 µs:n sisällä. Bussin vapauttamisen jälkeen, 5kΩ vetovastus vetää väylän korkealle. Luo a
Kirjoittaa 0 aikaväli, sen jälkeen, kun 1-johdin on vedetty alas, väyläisännön on jatkettava väylän pitämistä matalana aikavälin ajan (vähintään 60 µs). DS18B20 ottaa näytteitä 1-lankaisesta väylästä 15 µs - 60 µs ikkunassa sen jälkeen, kun isäntä aloittaa kirjoitusaikavälin. Jos väylä on korkealla näytteenottoikkunan aikana, a 1 on kirjoitettu DS18B20:een. Jos linja on matala, a 0 on kirjoitettu DS18B20:een.
Huomautus: Aikaväli on osa yhdelle kanavalle omistettua aikavälitietojen sarjamuotoista itsemultipleksointia.
Kuva 14 on seuraava:

Isäntä ohjaa DS18B20 kirjoitusaikaväyliä vetämään 1-lankaisen väylän matalalle tasolle

Lue aikaväli:
DS18B20 voi lähettää tietoja isännälle vain, kun isäntä antaa lukuaikavälin. Siksi, isännän on luotava lukuaikaväli välittömästi lukumuistikomennon antamisen jälkeen [BEh] tai Read Power Supply [B4h] komento, jotta DS18B20 voi toimittaa tarvittavat tiedot. Vaihtoehtoisesti, isäntä voi luoda lukuaikavälin Convert T:n antamisen jälkeen [44h] tai Hae E2 [B8h] komento tilan selvittämiseksi. Kaikkien lukuaikavälien on oltava vähintään 60 µs pitkiä ja vähimmäispalautusaika 1 µs aikavälien välillä. Lukuaikaväli käynnistyy, kun isäntä vetää 1-Wire-väylän alas pitääkseen sen matalana vähintään 1µs ja vapauttaa sitten väylän (katso kuva 14). Kun isäntä aloittaa lukuaikavälin, DS18B20 alkaa lähettää joko ykkösiä tai nollia väylässä. DS18B20 lähettää a 1 pitämällä linja-autoa korkealla ja lähettää a 0 vetämällä bussi alas. Kun a 0 lähetetään, DS18B20 vapauttaa väylän pitämällä väylää korkealla. Aikaväli päättyy ja vetovastus vetää väylän takaisin korkeaan tyhjäkäyntitilaan.