Sensor suhu DS18B20 disambungkan ke MCU

Pengenalan Pengetahuan Sensor Suhu DS18B20
Ds18b20 adalah sensor suhu digital yang biasa digunakan. Ia mengeluarkan isyarat digital, mempunyai ciri-ciri saiz kecil, overhead perkakasan rendah, Keupayaan anti-interferensi yang kuat, ketepatan tinggi, dan digunakan secara meluas.

DS18B20 Digital Temperature Probe menyediakan 9 ke 12 sedikit

Kuar penderia DS18B20 kalis air

Sensor DS18B20 kalis air TPE Overmolding IP68

Pengenalan kepada Sensor Suhu DS18B20
Ciri-ciri Teknikal:
①. Mod antara muka wayar tunggal yang unik. Apabila DS18B20 disambungkan kepada mikropemproses, hanya 1 wayar diperlukan untuk merealisasikan komunikasi dua hala antara mikropemproses dan DS18B20.
②. Julat pengukuran suhu -55 ℃～+125 ℃, ralat pengukuran suhu yang wujud 1 ℃.
③. Menyokong fungsi rangkaian pelbagai titik. DS18B20 berbilang boleh disambung secara selari pada tiga wayar sahaja, dan maksimum 8 boleh disambung secara selari untuk merealisasikan pengukuran suhu berbilang titik. Sekiranya nombornya terlalu besar, voltan bekalan kuasa akan terlalu rendah, mengakibatkan penghantaran isyarat yang tidak stabil.
④. Bekalan kuasa kerja: 3.0~ 5.5V/DC (Bekalan kuasa parasit garis data boleh digunakan).
⑤. Tiada komponen persisian diperlukan semasa penggunaan.
⑥. Hasil pengukuran dihantar secara bersiri dalam bentuk digital 9~12-bit.
⑦. Diameter tiub pelindung keluli tahan karat ialah Φ6.
⑧. Ia sesuai untuk pengukuran suhu pelbagai saluran paip industri sederhana DN15~25, DN40~DN250 dan peralatan dalam ruang sempit.
⑨. Benang pemasangan standard M10X1, M12X1.5, G1/2” adalah pilihan.
⑩. Kabel PVC disambungkan terus atau kotak simpang jenis bola Jerman disambungkan, yang sesuai untuk sambungan dengan peralatan elektrik lain.

DS18B20 membaca dan menulis pemasaan dan prinsip pengukuran suhu:
Prinsip pengukuran suhu DS18B20 ditunjukkan dalam Rajah 1. Kekerapan ayunan pengayun kristal pekali suhu rendah dalam rajah sedikit dipengaruhi oleh suhu, dan digunakan untuk menjana isyarat nadi frekuensi tetap untuk dihantar ke kaunter 1. Kekerapan ayunan bagi pengayun kristal pekali suhu tinggi berubah dengan ketara dengan suhu, dan isyarat yang dihasilkan digunakan sebagai input nadi kaunter 2. Kaunter 1 dan daftar suhu dipratetap kepada nilai asas sepadan dengan -55℃. Kaunter 1 menolak isyarat nadi yang dihasilkan oleh pengayun kristal pekali suhu rendah. Apabila nilai pratetap kaunter 1 dikurangkan kepada 0, nilai daftar suhu akan ditingkatkan dengan 1, dan pratetap kaunter 1 akan dimuat semula. Kaunter 1 dimulakan semula untuk mengira isyarat nadi yang dihasilkan oleh pengayun kristal pekali suhu rendah, dan kitaran berterusan sehingga kaunter 2 dikira kepada 0, menghentikan pengumpulan nilai daftar suhu. Pada masa ini, Nilai dalam daftar suhu adalah suhu yang diukur. Penumpuk cerun digunakan untuk mengimbangi dan membetulkan ketiadaan dalam proses pengukuran suhu, dan outputnya digunakan untuk membetulkan nilai pratetap kaunter 1.

Rajah 1 adalah seperti berikut:

Gambar rajah litar sambungan DS18B20 dan MCU

2. Gambar rajah sambungan DS18B20 dan MCU

Takrif parameter pin DS18B20

3. Takrifan pin DS18B20:

DQ: Input/output data. Buka antara muka 1 wayar longkang. Ia juga boleh memberikan kuasa kepada peranti apabila digunakan dalam mod kuasa parasit VDD: bekalan kuasa positif GND: tanah kuasa 4. Pengenalan analisis dalaman DS18B20:

Analisis dan pengenalan struktur dalaman DS18B20

Rajah di atas menunjukkan gambarajah blok DS18B20, dan ROM 64-bit menyimpan kod siri unik peranti. Memori penimbal mengandungi 2 bait daftar suhu yang menyimpan output digital penderia suhu. Di samping itu, memori penimbal menyediakan akses kepada daftar pencetus penggera atas dan bawah 1-bait (TH dan TL) dan daftar konfigurasi 1-bait. Daftar konfigurasi membolehkan pengguna menetapkan resolusi suhu kepada penukaran digital kepada 9, 10, 11, atau 12 bit. TH, TL, dan daftar konfigurasi adalah tidak meruap (EEPROM), jadi mereka akan mengekalkan data apabila peranti dimatikan. DS18B20 menggunakan protokol bas 1 wayar unik Maxim, yang menggunakan isyarat kawalan. Talian kawalan memerlukan perintang tarik yang lemah kerana semua peranti disambungkan ke bas melalui port 3 keadaan atau longkang terbuka (Pin DQ dalam kes DS18B20). Dalam sistem bas ini mikropemproses (tuan) menggunakan kod 64-bit yang unik untuk setiap peranti. Kerana setiap peranti mempunyai kod unik, bilangan peranti yang boleh dialamatkan pada satu bas adalah hampir tidak terhad.

Format Daftar Suhu

Gambar rajah format daftar suhu DS18B20

Hubungan Suhu/Data

DS18B20 Suhu-Data Hubungan

Isyarat Penggera Operasi

Selepas DS18B20 melakukan penukaran suhu, ia membandingkan nilai suhu dengan nilai pencetus penggera pelengkap dua yang ditentukan pengguna yang disimpan dalam daftar TH dan TL 1-bait. Bit tanda menunjukkan sama ada nilai itu positif atau negatif: positif S=0, negatif S=1. Daftar TH dan TL adalah tidak menentu (EEPROM) dan oleh itu tidak menentu apabila peranti dimatikan. TH dan TL boleh diakses melalui bait 2 dan 3 daripada ingatan.
Format daftar TH dan TL:

Daftar Konfigurasi DS18B20

Gambarajah skematik kuasa DS18B20 menggunakan bekalan kuasa luaran

Gambar rajah skema menggunakan bekalan kuasa luaran untuk kuasa DS18B20

64-kod memori baca sahaja bit laser:

Kod ingatan baca sahaja laser DS18B20 64-bit

Setiap DS18B20 mengandungi kod 64-bit unik yang disimpan dalam ROM. Paling kurang ketara 8 bit kod ROM mengandungi kod keluarga wayar tunggal DS18B20: 28h. Seterusnya 48 bit mengandungi nombor siri yang unik. Yang paling ketara 8 bit mengandungi semakan redundansi kitaran (CRC) bait, yang dikira dari yang pertama 56 bit kod ROM.

Peta Memori DS18B20

Peta ingatan DS18B20

Daftar Konfigurasi:

Rajah 2

Daftar Konfigurasi DS18B20

Bait 4 daripada memori mengandungi daftar konfigurasi, yang disusun seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Pengguna boleh menetapkan resolusi penukaran DS18B20 menggunakan bit R0 dan R1 di sini seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 2. Lalai kuasa hidup untuk bit ini ialah R0 = 1 dan R1 = 1 (12-resolusi sedikit). Ambil perhatian bahawa terdapat hubungan langsung antara resolusi dan masa penukaran. sedikit 7 dan bit 0 ke 4 dalam daftar konfigurasi dikhaskan untuk kegunaan dalaman peranti dan tidak boleh ditimpa.

Jadual 2 Konfigurasi Resolusi Termometer

Konfigurasi Resolusi Termometer DS18B20

Penjanaan CRC

Bait CRC ialah sebahagian daripada kod ROM 64-bit DS18B20 dan disediakan dalam bait ke-9 pad calar. Kod ROM CRC dikira dari yang pertama 56 bit kod ROM dan terkandung dalam bait ROM yang paling ketara. CRC pad calar dikira berdasarkan data yang disimpan dalam pad calar, jadi ia berubah apabila data dalam pad gores berubah. CRC menyediakan hos bas kaedah pengesahan data apabila membaca data daripada DS18B20. Selepas mengesahkan bahawa data telah dibaca dengan betul, tuan bas mesti mengira semula CRC daripada data yang diterima dan kemudian membandingkan nilai itu dengan kod ROM CRC (untuk bacaan ROM) atau CRC pad conteng (untuk bacaan scratchpad). Jika CRC yang dikira sepadan dengan CRC yang dibaca, data telah diterima dengan betul. Keputusan untuk membandingkan nilai CRC dan meneruskan sepenuhnya adalah mengikut budi bicara tuan bas. Tiada litar di dalam DS18B20 yang akan menghalang pelaksanaan urutan arahan jika:
CRC DS18B20 (ROM atau pad calar) tidak sepadan dengan nilai yang dijana oleh tuan bas.
Fungsi polinomial setara untuk CRC ialah:
CRC = X8 + X5 + X4 + 1
Tuan bas boleh mengira semula CRC dan membandingkannya dengan nilai CRC DS18B20 dengan:
Penjana polinomial ditunjukkan dalam Rajah 3. Litar ini termasuk daftar anjakan dan pagar yihuo, dan bit daftar anjakan dimulakan kepada 0. Bit kod ROM yang paling tidak ketara atau bit bait yang paling tidak ketara 0 dalam pad calar hendaklah dialihkan ke dalam daftar anjakan satu demi satu. Selepas beralih sedikit 56 daripada ROM atau bit bait yang paling ketara 7 daripada pad calar, penjana polinomial akan mengandungi CRC yang dikira semula. Seterusnya, kod ROM 8-bit atau isyarat CRC dalam pad awal DS18B20 mesti dialihkan ke dalam litar. Pada ketika ini, jika CRC yang dikira semula adalah betul, daftar syif adalah semua 0s.

Rajah 3: Penjana CRC

Gambar rajah proses penjana CRC DS18B20

V. Mengakses DS18B20:
Urutan untuk mengakses DS18B20 adalah seperti berikut:
Langkah 1. Inisialisasi;

Langkah 2. arahan ROM (diikuti dengan sebarang pertukaran data yang diperlukan);

Langkah 3. Perintah fungsi DS18B20 (diikuti dengan sebarang pertukaran data yang diperlukan);

Nota: Urutan ini diikuti setiap kali DS18B20 diakses, kerana DS18B20 tidak akan bertindak balas jika mana-mana langkah dalam urutan itu hilang atau tidak teratur. Pengecualian kepada peraturan ini ialah ROM Carian [F0j] dan Carian Penggera [Ech] arahan. Selepas mengeluarkan dua arahan ROM ini, tuan rumah mesti kembali ke langkah 1 mengikut urutan.
(Pengenalan di atas diterjemahkan daripada manual rasmi)

Perintah ROM
1, Baca Rom [33h]
2, Padankan ROM [55h]
3, Langkau rom [CCh]
4, Carian Penggera [Ech]

Perintah Fungsi DS18B20
1, Tukar Suhu [44h]
2, Tulis Pad Conteng (Ingatan) [4Eh]
3, Baca Pad Conteng (Ingatan) [BEh]
4, Salin Pad Conteng (Ingatan [48h]
5, Bangun semula E2 [B8j]
6, Baca Kuasa [B4j]

(Untuk penerangan terperinci tentang arahan di atas, lihat manual rasmi)

Vi. Akses Masa DS18B20
Semasa proses permulaan, tuan bas menghantar nadi set semula (TX) tahap rendah untuk sekurang-kurangnya 480µs dengan menarik bas 1-Wire. Kemudian, tuan bas melepaskan bas dan memasuki mod penerimaan (RX). Selepas melepaskan bas, perintang tarik naik 5kΩ menarik bas 1-Wayar tinggi. Apabila DS18B20 mengesan kelebihan yang semakin meningkat ini, ia menunggu 15µs hingga 60µs dan kemudian menghantar nadi kehadiran dengan menarik bas 1-Wire rendah selama 60µs hingga 240µs.

Masa Permulaan:

Terdapat dua jenis slot masa menulis: “Tulis 1” slot masa dan “Tulis 0” slot masa. Bas menggunakan Write 1 slot masa untuk menulis logik 1 kepada DS18B20 dan Tulis 0 slot masa untuk menulis logik 0 kepada DS18B20. Semua slot masa tulis mestilah sekurang-kurangnya 60µs dalam tempoh dengan masa pemulihan sekurang-kurangnya 1µs antara slot masa tulis individu. Kedua-dua jenis slot masa tulis dimulakan oleh tuan yang menarik bas 1-Wayar rendah (lihat Rajah 14). Untuk menjana Tulis 1 slot masa, selepas menarik bas 1-Wire rendah, master bas mesti melepaskan bas 1-Wire dalam masa 15µs. Selepas melepaskan bas, perintang tarik naik 5kΩ menarik bas tinggi. Menjana a
tulis 0 slot masa, selepas menarik talian 1-Wire rendah, tuan bas mesti terus menahan bas rendah untuk tempoh slot masa (sekurang-kurangnya 60µs). DS18B20 mencontohi bas 1-Wire dalam tetingkap 15µs hingga 60µs selepas induk memulakan slot masa tulis. Jika bas tinggi semasa tingkap pensampelan, a 1 ditulis kepada DS18B20. Jika garisan rendah, a 0 ditulis kepada DS18B20.
Nota: Timeslot ialah sebahagian daripada pemultipleksan kendiri bersiri bagi maklumat slot masa yang dikhaskan untuk satu saluran.
Rajah 14 adalah seperti berikut:

Slot masa tulis DS18B20 didorong oleh hos untuk menarik bas 1-Wayar ke tahap rendah

Baca slot masa:
DS18B20 hanya boleh menghantar data kepada hos apabila hos mengeluarkan slot masa baca. Oleh itu, hos mesti menjana slot masa baca sejurus selepas mengeluarkan Perintah Memori Baca [BEh] atau Bekalan Kuasa Baca [B4j] arahan agar DS18B20 menyediakan data yang diperlukan. Sebagai alternatif, hos boleh menjana slot masa baca selepas mengeluarkan Convert T [44h] atau Ingat E2 [B8j] arahan untuk mengetahui status. Semua slot masa baca mestilah sekurang-kurangnya 60µs dalam tempoh dengan masa pemulihan minimum 1µs antara slot masa. Slot masa baca dimulakan oleh induk menarik bas 1-Wayar rendah untuk menahannya rendah selama sekurang-kurangnya 1µs dan kemudian melepaskan bas (lihat Rajah 14). Selepas tuan memulakan slot masa baca, DS18B20 akan mula menghantar sama ada 1s atau 0s di dalam bas. DS18B20 menghantar a 1 dengan menahan bas itu tinggi dan menghantar a 0 dengan menarik bas rendah. Apabila a 0 dihantar, DS18B20 melepaskan bas dengan menahan bas itu tinggi. Slot masa tamat dan bas ditarik kembali ke keadaan melahu tinggi oleh perintang tarik-naik.