Сензор за температура DS18B20 поврзан со MCU

DS18B20 Температурен сензор за знаење Вовед
DS18B20 е најчесто користен дигитален сензор за температура. Изведува дигитални сигнали, има карактеристики на мала големина, Низок хардвер над глава, Силна способност против мешање, висока прецизност, и е широко користен.

DS18B20 дигитална температурна сонда обезбедува 9 до 12 малку

Водоотпорна сензорска сонда DS18B20

TPE Overmolding IP68 водоотпорен сензор DS18B20

Вовед во сензор за температура DS18B20
Технички карактеристики:
①. Единствен режим на интерфејс со една жица. Кога DS18B20 е поврзан со микропроцесор, само 1 жица е потребна за да се реализира двонасочна комуникација помеѓу микропроцесорот и DS18B20.
②. Опсег на мерење на температурата -55℃~+125℃, вродена грешка во мерењето на температурата 1℃.
③. Поддржете ја функцијата за мрежно поврзување со повеќе точки. Повеќекратни DS18B20 можат да се поврзат паралелно на само три жици, и максимум од 8 може да се поврзе паралелно за да се реализира мерење на температурата во повеќе точки. Ако бројот е преголем, напонот на напојувањето ќе биде премногу низок, што резултира со нестабилен пренос на сигнал.
④. Работно напојување: 3.0~ 5,5 V/DC (може да се користи линија за податоци паразитски напојување).
⑤. Не се потребни периферни компоненти за време на употребата.
⑥. Резултатите од мерењето се пренесуваат сериски во 9~12-битна дигитална форма.
⑦. Дијаметарот на заштитната цевка од нерѓосувачки челик е Φ6.
⑧. Погоден е за мерење на температурата на различни средни индустриски цевководи од DN15~25, DN40~DN250 и опрема во тесни простори.
⑨. Стандардни монтажни навои M10X1, М12Х1,5, G1/2” се опционални.
⑩. ПВЦ кабелот е директно поврзан или е поврзана германска разводна кутија од типот на топка, што е погодно за поврзување со друга електрична опрема.

DS18B20 читање и запишување на принципот на мерење на времето и температурата:
Принципот на мерење на температурата DS18B20 е прикажан на Слика 1. Фреквенцијата на осцилација на кристалниот осцилатор со коефициент на ниска температура на сликата е малку под влијание на температурата, и се користи за генерирање на импулсен сигнал со фиксна фреквенција што треба да се испрати до бројачот 1. Фреквенцијата на осцилација на кристалниот осцилатор со коефициент на висока температура значително се менува со температурата, а генерираниот сигнал се користи како импулсен влез на бројачот 2. Бројач 1 а регистерот за температура е претходно поставен на основна вредност што одговара на -55℃. Бројач 1 го одзема импулсниот сигнал генериран од кристалниот осцилатор со коефициент на ниска температура. Кога претходно поставената вредност на бројачот 1 се сведува на 0, вредноста на температурниот регистар ќе се зголеми за 1, и претходно поставен бројач 1 ќе се вчита повторно. Бројач 1 се рестартира за да го брои пулсниот сигнал генериран од кристалниот осцилатор со коефициент на ниска температура, а циклусот продолжува до бројач 2 брои до 0, запирање на акумулацијата на вредноста на температурниот регистар. Во ова време, вредноста во температурниот регистар е измерената температура. Акумулаторот за наклон се користи за компензирање и корекција на нелинеарноста во процесот на мерење на температурата, а неговиот излез се користи за корекција на претходно поставената вредност на бројачот 1.

Слика 1 е како што следува:

Дијаграм на колото за поврзување DS18B20 и MCU

2. Дијаграм за поврзување DS18B20 и MCU

Дефиниција на параметарот на пиновите DS18B20

3. Дефиниција на пиновите DS18B20:

DQ: Влез/излез на податоци. Отворете го одводниот интерфејс со 1 жица. Исто така, може да обезбеди напојување на уредот кога се користи во паразитски режим на напојување VDD: позитивно напојување GND: моќ заземјување 4. DS18B20 внатрешна анализа вовед:

Анализа и воведување на внатрешната структура DS18B20

Горенаведената слика го прикажува блок дијаграмот на DS18B20, а 64-битниот ROM го чува уникатниот сериски код на уредот. Тампон меморијата содржи 2 бајти температурни регистри кои го складираат дигиталниот излез на сензорот за температура. Покрај тоа, тампон меморијата обезбедува пристап до горните и долните регистри за активирање на аларм од 1 бајт (ТХ и ТЛ) и регистри за конфигурација од 1 бајт. Регистарот за конфигурација му овозможува на корисникот да ја постави резолуцијата на температурата во дигитална конверзија 9, 10, 11, или 12 битови. ТХ, TL, а конфигурациските регистри се неиспарливи (EEPROM), така што тие ќе ги задржат податоците кога уредот е исклучен. DS18B20 го користи уникатниот протокол на 1-жична магистрала на Maxim, кој користи контролен сигнал. Контролната линија бара слаб отпор за повлекување бидејќи сите уреди се поврзани со автобусот преку приклучок со 3 состојби или отворен одвод. (DQ пин во случајот на DS18B20). Во овој магистрален систем микропроцесорот (господар) користи единствен 64-битен код за секој уред. Бидејќи секој уред има единствен код, бројот на уреди што може да се адресираат на една магистрала е практично неограничен.

Формат на температурен регистар

Дијаграм за формат на температурен регистар DS18B20

Врска температура/податок

DS18B20 Врска температура-податоци

Работен алармен сигнал

Откако DS18B20 ќе изврши конверзија на температурата, ја споредува вредноста на температурата со вредноста на активирањето на алармот на комплементот, дефинирана од корисникот, складирана во регистрите TH и TL од 1 бајт. Битот за знак покажува дали вредноста е позитивна или негативна: позитивен S=0, негативен S=1. TH и TL регистрите се неиспарливи (EEPROM) и затоа не се испарливи кога уредот е исклучен. TH и TL може да се пристапи преку бајти 2 и 3 на меморијата.
Формат на регистер TH и TL:

DS18B20 регистри за конфигурација

Шематски дијаграм за напојување на DS18B20 со помош на надворешно напојување

Шематски дијаграм за користење надворешно напојување за напојување на DS18B20

64-бит ласерски мемориски код само за читање:

DS18B20 64-битен ласерски мемориски код само за читање

Секој DS18B20 содржи единствен 64-битен код зачуван во ROM. Најмалку значајно 8 битови од кодот ROM го содржат кодот на семејството со една жица на DS18B20: 28ч. Следниот 48 битовите содржат единствен сериски број. Најзначајните 8 битови содржат циклична проверка на вишок (CRC) бајт, кој се пресметува од првиот 56 битови од кодот на ROM-от.

DS18B20 мемориска карта

DS18B20 мемориска карта

Регистар за конфигурација:

Слика 2

DS18B20 регистри за конфигурација

Бајт 4 на меморијата го содржи конфигурацискиот регистар, кој е организиран како што е прикажано на слика 2. Корисникот може да ја постави резолуцијата на конверзија на DS18B20 користејќи битови R0 и R1 овде како што е прикажано во Табела 2. Стандардните поставки за вклучување за овие битови се R0 = 1 и R1 = 1 (12-бит резолуција). Забележете дека постои директна врска помеѓу резолуцијата и времето на конверзија. Бит 7 и битови 0 до 4 во конфигурацискиот регистар се резервирани за внатрешна употреба на уредот и не можат да се препишат.

Табела 2 Конфигурација на резолуцијата на термометарот

DS18B20 Конфигурација на резолуцијата на термометарот

CRC генерација

Бајтот CRC е дел од 64-битниот ROM-код DS18B20 и е даден во 9-тиот бајт од подлогата за гребење. Кодот на ROM CRC се пресметува од првиот 56 битови од кодот на ROM-от и е содржан во најзначајниот бајт на ROM-от. Подлогата за гребење CRC се пресметува врз основа на податоците зачувани во подлогата за гребење, па се менува кога се менуваат податоците во подлогата за гребење. CRC му обезбедува на магистралниот домаќин метод за проверка на податоците при читање податоци од DS18B20. Откако ќе се потврди дека податоците се правилно прочитани, господарот на автобусот мора повторно да го пресмета CRC од примените податоци и потоа да ја спореди таа вредност со кодот на ROM CRC (за ROM чита) или подлогата за гребење CRC (за читање на подлогата за гребење). Ако пресметаниот CRC се совпаѓа со прочитаниот CRC, податоците се примени правилно. Одлуката да се споредат вредностите на CRC и да се продолжи е целосно на дискреција на господарот на автобусот. Не постои кола во DS18B20 што ќе го спречи извршувањето на командната секвенца ако:
DS18B20 CRC (ROM или scratchpad) не се совпаѓа со вредноста што ја генерира главната магистрала.
Еквивалентната полиномна функција за CRC е:
CRC = X8 + X5 + X4 + 1
Господарот на автобусот може повторно да го пресмета CRC и да го спореди со вредноста на CRC на DS18B20 со:
Полиномниот генератор е прикажан на слика 3. Колото вклучува регистер за смена и порти yihuo, а битовите од shift регистарот се иницијализираат на 0. Најмалку значајниот бит од кодот на ROM-от или најмалку значајниот бит од бајт 0 во подлогата за гребење треба да се префрлат во регистарот за смена еден по еден. По префрлањето во малку 56 од ROM-от или најзначајниот бит од бајт 7 од подлогата за гребење, генератор на полином ќе го содржи повторно пресметаниот CRC. Следно, 8-битниот ROM код или CRC сигналот во подлогата за гребење DS18B20 мора да се префрлат во колото. Во овој момент, ако повторно пресметаниот CRC е точен, шифт регистарот ќе биде сите 0-ки.

Слика 3: CRC Генератор

Дијаграм на процесот на генератор на DS18B20 CRC

V. Пристап до DS18B20:
Редоследот за пристап до DS18B20 е како што следува:
Чекор 1. Иницијализација;

Чекор 2. ROM команда (проследено со секоја неопходна размена на податоци);

Чекор 3. Функциона команда DS18B20 (проследено со секоја неопходна размена на податоци);

Забелешка: Оваа низа се следи секој пат кога ќе се пристапи до DS18B20, бидејќи DS18B20 нема да реагира ако некој чекор во низата недостасува или не е во ред. Исклучок од ова правило е Search ROM-от [F0h] и Барај аларм [Ech] команди. По издавањето на овие две команди ROM, домаќинот мора да се врати на чекор 1 во низа.
(Горенаведениот вовед е преведен од официјалниот прирачник)

Команда за ROM
1, Читај ROM [33ч]
2, Одговарајте на ROM-от [55ч]
3, Прескокнете го ROM-от [CCH]
4, Барај за аларм [Ech]

Команда за функција DS18B20
1, Конвертирај температура [44ч]
2, Напишете Scratchpad (Меморија) [4Ех]
3, Прочитајте Scratchpad (Меморија) [БЕх]
4, Копирај Scratchpad (Меморија [48ч]
5, Повторно разбудете го E2 [B8h]
6, Прочитајте моќ [B4h]

(За детален опис на горенаведените команди, видете го официјалниот прирачник)

VI. Пристапете до тајмингот DS18B20
За време на процесот на иницијализација, господарот на автобусот испраќа пулс за ресетирање (Тексас) ниско ниво за најмалку 480 µs со повлекување на магистралата 1-Wire. Потоа, господарот на автобусот ја ослободува магистралата и влегува во режим на примање (RX). По пуштањето на автобусот, отпорникот за повлекување од 5 kΩ ја повлекува магистралата 1-Wire високо. Кога DS18B20 ќе го открие овој раб што расте, чека од 15µs до 60µs и потоа испраќа пулс на присуство со повлекување на магистралата 1-Wire ниско за 60µs до 240µs.

Време на иницијализација:

Постојат два вида временски слотови за пишување: “Напиши 1” временски слотови и “Напиши 0” временски слотови. Автобусот користи Write 1 време за пишување логика 1 на DS18B20 и напишете 0 време за пишување логика 0 на DS18B20. Сите слотови за време на запишување мора да бидат најмалку 60 µs во времетраење со време за враќање од најмалку 1µs помеѓу поединечни слотови за време за пишување. Двата типа на временски слотови за запишување се иницирани од страна на мајсторот што ја повлекува шината 1-Wire ниско (види Слика 14). За да генерирате Write 1 временски слот, откако ќе ја повлечете магистралата 1-Wire ниско, господарот на автобусот мора да ја ослободи магистралата 1-Wire во рок од 15 µs. По пуштањето на автобусот, отпорникот за повлекување од 5 kΩ ја повлекува магистралата високо. Генерирајте а
Напиши 0 временски слот, откако ќе ја повлечете линијата 1-Wire ниско, господарот на автобусот мора да продолжи да го држи автобусот на ниско ниво за времетраењето на временскиот отвор (најмалку 60 µs). DS18B20 зема примероци од магистралата 1-Wire во прозорец од 15µs до 60µs откако главниот ќе го иницира времето за запишување. Ако автобусот е висок за време на прозорецот за земање примероци, а 1 е напишано на DS18B20. Ако линијата е ниска, а 0 е напишано на DS18B20.
Забелешка: Timeslot е дел од сериското самомултиплексирање на информациите за временскиот слот посветен на еден канал.
Слика 14 е како што следува:

Временските слотови за запишување DS18B20 се управувани од страна на домаќинот за да се повлече магистралата 1-Wire на ниско ниво

Прочитајте временско место:
DS18B20 може да испраќа податоци до домаќинот само кога домаќинот ќе издаде временско слот за читање. Затоа, домаќинот мора да генерира временско слот за читање веднаш по издавањето на команда за читање меморија [БЕх] или напојување за читање [B4h] команда со цел DS18B20 да ги обезбеди потребните податоци. Алтернативно, домаќинот може да генерира временско слот за читање откако ќе издаде Convert T [44ч] или Потсети се на E2 [B8h] команда за да го дознаете статусот. Сите временски слотови за читање мора да бидат со времетраење од најмалку 60µs со минимално време за враќање од 1µs помеѓу временските слотови. Временскиот отвор за читање се иницира кога мајсторот ја повлекува шината 1-Wire ниско за да ја држи ниско најмалку 1µs и потоа ја отпушта магистралата (види Слика 14). Откако господарот ќе иницира временско слот за читање, DS18B20 ќе започне да испраќа 1 или 0 во автобусот. DS18B20 испраќа a 1 со држење на автобусот високо и праќа а 0 со повлекување на автобусот ниско. Кога А 0 се испраќа, DS18B20 ја ослободува магистралата со држење на автобусот високо. Временскиот отвор завршува и автобусот се повлекува назад во состојба на висока мирување со отпорот на повлекување.

DS18B20 Детално читање на домаќинот 1 Временски слот

DS18B20 Препорачан хост читање 1 временски слот