DS18B20 temperatursensor koblet til MCU

DS18B20 Temperatursensor kunnskap Introduksjon
DS18B20 er en vanlig digital temperatursensor. Den sender ut digitale signaler, har egenskapene til liten størrelse, lav maskinvare overhead, sterk anti-interferens evne, høy presisjon, og er mye brukt.

DS18B20 digital temperatursonde gir 9 til 12 bit

Vanntett DS18B20 sensorsonde

TPE Overmolding IP68 vanntett DS18B20 sensor

Introduksjon til DS18B20 temperatursensor
Tekniske funksjoner:
①. Unik entråds grensesnittmodus. Når DS18B20 er koblet til en mikroprosessor, bare 1 ledning er nødvendig for å realisere toveiskommunikasjon mellom mikroprosessoren og DS18B20.
②. Temperaturmåleområde -55℃～+125℃, iboende temperaturmålingsfeil 1℃.
③. Støtte flerpunkts nettverksfunksjon. Flere DS18B20 kan kobles parallelt på de eneste tre ledningene, og maksimalt 8 kan kobles parallelt for å realisere flerpunkts temperaturmåling. Hvis tallet er for stort, strømforsyningsspenningen vil være for lav, som resulterer i ustabil signaloverføring.
④. Fungerende strømforsyning: 3.0~5,5V/DC (datalinje parasittisk strømforsyning kan brukes).
⑤. Ingen perifere komponenter er nødvendig under bruk.
⑥. Måleresultatene sendes serielt i 9~12-bits digital form.
⑦. Diameteren på beskyttelsesrøret i rustfritt stål er Φ6.
⑧. Den er egnet for temperaturmåling av ulike medium industrielle rørledninger på DN15~25, DN40~DN250 og utstyr i trange rom.
⑨. Standard monteringsgjenger M10X1, M12X1,5, G1/2” er valgfrie.
⑩. PVC-kabel er direkte tilkoblet eller tysk kulekoblingsboks er tilkoblet, som er praktisk for tilkobling med annet elektrisk utstyr.

DS18B20 lese og skrive timing og temperaturmålingsprinsipp:
DS18B20 temperaturmåleprinsipp er vist i figur 1. Oscillasjonsfrekvensen til lavtemperaturkoeffisient-krystalloscillatoren i figuren påvirkes lite av temperaturen, og brukes til å generere et pulssignal med fast frekvens som skal sendes til telleren 1. Oscillasjonsfrekvensen til høytemperaturkoeffisient-krystalloscillatoren endres betydelig med temperaturen, og det genererte signalet brukes som pulsinngang til telleren 2. Disk 1 og temperaturregisteret er forhåndsinnstilt til en basisverdi som tilsvarer -55 ℃. Disk 1 trekker fra pulssignalet generert av lavtemperatur-koeffisient-krystalloscillatoren. Når den forhåndsinnstilte verdien av telleren 1 er redusert til 0, verdien av temperaturregisteret vil økes med 1, og forhåndsinnstillingen for telleren 1 vil bli lastet inn på nytt. Disk 1 starter på nytt for å telle pulssignalet generert av lavtemperatur-koeffisient-krystalloscillatoren, og syklusen fortsetter til telleren 2 teller til 0, stoppe akkumuleringen av temperaturregisterverdien. På dette tidspunktet, verdien i temperaturregisteret er den målte temperaturen. Helningsakkumulatoren brukes til å kompensere og korrigere ulineariteten i temperaturmålingsprosessen, og utgangen brukes til å korrigere den forhåndsinnstilte verdien til telleren 1.

Figur 1 er som følger:

DS18B20 og MCU koblingskretsskjema

2. DS18B20 og MCU koblingsskjema

DS18B20 pin parameterdefinisjon

3. DS18B20 pin definisjon:

Dq: Datainngang/utgang. Åpne avløp 1-leder grensesnitt. Den kan også gi strøm til enheten når den brukes i parasittisk strømmodus VDD: positiv strømforsyning GND: kraftjording 4. DS18B20 intern analyse introduksjon:

Analyse og innføring av DS18B20 intern struktur

Figuren ovenfor viser blokkskjemaet til DS18B20, og 64-bit ROM lagrer den unike seriekoden til enheten. Bufferminnet inneholder 2 byte med temperaturregistre som lagrer den digitale utgangen til temperatursensoren. I tillegg, bufferminnet gir tilgang til 1-byte øvre og nedre alarmutløserregistre (TH og TL) og 1-byte konfigurasjonsregistre. Konfigurasjonsregisteret lar brukeren stille inn oppløsningen av temperaturen til digital konvertering til 9, 10, 11, eller 12 biter. TH, TL, og konfigurasjonsregistre er ikke-flyktige (EEPROM), slik at de vil beholde data når enheten slås av. DS18B20 bruker Maxims unike 1-leder bussprotokoll, som bruker et styresignal. Kontrolllinjen krever en svak opptrekksmotstand fordi alle enheter er koblet til bussen gjennom en 3-stats eller åpent dreneringsport (DQ-pinne i etuiet til DS18B20). I dette bussystemet er mikroprosessoren (herre) bruker en unik 64-bits kode for hver enhet. Fordi hver enhet har en unik kode, antall enheter som kan adresseres på en buss er praktisk talt ubegrenset.

Temperaturregisterformat

DS18B20 temperaturregister formatdiagram

Temperatur/dataforhold

DS18B20 Temperatur-data-forhold

Drift Alarmsignal

Etter at DS18B20 utfører en temperaturkonvertering, den sammenligner temperaturverdien med den brukerdefinerte tos komplementalarmutløserverdi som er lagret i 1-byte TH- og TL-registrene. Tegnbiten indikerer om verdien er positiv eller negativ: positiv S=0, negativ S=1. TH- og TL-registrene er ikke-flyktige (EEPROM) og er derfor ikke flyktige når enheten er slått av. TH og TL kan nås gjennom byte 2 og 3 av minnet.
TH og TL registerformat:

DS18B20 konfigurasjonsregistre

Skjematisk diagram over forsyning av DS18B20 ved hjelp av en ekstern strømforsyning

Skjematisk diagram over bruk av ekstern strømforsyning til strøm DS18B20

64-bit laser skrivebeskyttet minnekode:

DS18B20 64-bit laser skrivebeskyttet minnekode

Hver DS18B20 inneholder en unik 64-bits kode lagret i ROM. Den minst betydningsfulle 8 biter av ROM-koden inneholder entråds familiekoden til DS18B20: 28h. Den neste 48 bits inneholder et unikt serienummer. Den mest betydningsfulle 8 biter inneholder en syklisk redundanssjekk (CRC) byte, som regnes fra den første 56 biter av ROM-koden.

DS18B20 minnekart

Konfigurasjonsregister:

Figur 2

DS18B20 konfigurasjonsregistre

Byte 4 av minnet inneholder konfigurasjonsregisteret, som er organisert som vist i figuren 2. Brukeren kan stille inn konverteringsoppløsningen til DS18B20 ved å bruke bit R0 og R1 her som vist i tabell 2. Standardverdiene for oppstart for disse bitene er R0 = 1 og R1 = 1 (12-bit oppløsning). Merk at det er en direkte sammenheng mellom oppløsning og konverteringstid. Bit 7 og biter 0 til 4 i konfigurasjonsregisteret er reservert for intern bruk av enheten og kan ikke overskrives.

Bord 2 Konfigurasjon av termometeroppløsning

DS18B20 termometeroppløsningskonfigurasjon

CRC generasjon

CRC-byten er en del av DS18B20 64-biters ROM-koden og leveres i 9. byte på skrapelodden. ROM-koden CRC beregnes fra den første 56 biter av ROM-koden og er inneholdt i den mest signifikante byten i ROM-en. Scratchpad CRC beregnes basert på dataene som er lagret i skrapeloddet, så det endres når dataene i skrapelodden endres. CRC gir bussverten en metode for dataverifisering ved lesing av data fra DS18B20. Etter å ha verifisert at dataene er lest riktig, bussmasteren må beregne CRC på nytt fra de mottatte dataene og deretter sammenligne denne verdien med ROM-koden CRC (for ROM-lesing) eller skrapelodd CRC (for skrapelodles). Hvis den beregnede CRC samsvarer med den leste CRC, dataene er mottatt riktig. Beslutningen om å sammenligne CRC-verdiene og fortsette er helt etter bussmesterens skjønn. Det er ingen kretser inne i DS18B20 som vil forhindre utførelse av en kommandosekvens hvis:
DS18B20 CRC (ROM eller skrapelodd) samsvarer ikke med verdien generert av bussmasteren.
Den ekvivalente polynomfunksjonen for CRC er:
CRC = X8 + X5 + X4 + 1
Bussmasteren kan beregne CRC på nytt og sammenligne den med DS18B20s CRC-verdi ved å:
Polynomgeneratoren er vist i figuren 3. Kretsen inkluderer et skiftregister og yihuo-porter, og bitene i skiftregisteret initialiseres til 0. Den minst signifikante biten av ROM-koden eller den minst signifikante biten av byte 0 i skrapelodden skal flyttes inn i skiftregisteret en om gangen. Etter å ha skiftet i bit 56 fra ROM-en eller den viktigste biten av byte 7 fra skrapelodden, polynomgeneratoren vil inneholde den omkalkulerte CRC. NESTE, 8-bits ROM-koden eller CRC-signalet i skrapelodd DS18B20 må flyttes inn i kretsen. På dette tidspunktet, hvis den omkalkulerte CRC er riktig, skiftregisteret vil være alle 0-ere.

Figur 3: CRC Generator

DS18B20 CRC generator prosessdiagram

V. Få tilgang til DS18B20:
Sekvensen for tilgang til DS18B20 er som følger:
Skritt 1. Initialisering;

Skritt 2. ROM kommando (etterfulgt av nødvendig datautveksling);

Skritt 3. DS18B20 funksjonskommando (etterfulgt av nødvendig datautveksling);

Note: Denne sekvensen følges hver gang DS18B20 åpnes, fordi DS18B20 ikke vil svare hvis noe trinn i sekvensen mangler eller er ute av drift. Unntaket fra denne regelen er søke-ROM [F0h] og Alarmsøk [Ech] kommandoer. Etter å ha utstedt disse to ROM-kommandoene, verten må gå tilbake til trinn 1 i rekkefølge.
(Introduksjonen ovenfor er oversatt fra den offisielle manualen)

ROM-kommando
1, Les ROM [33h]
2, Match ROM [55h]
3, Skip ROM [CCh]
4, Alarmsøk [Ech]

DS18B20 funksjonskommando
1, Konverter temperatur [44h]
2, Skriv Scratchpad (Hukommelse) [4Eh]
3, Les Scratchpad (Hukommelse) [BEh]
4, Kopier skrapelodd (Hukommelse [48h]
5, Re-vekke E2 [B8h]
6, Les Power [B4h]

(For detaljert beskrivelse av kommandoene ovenfor, se den offisielle håndboken)

VI. Få tilgang til DS18B20 Timing
Under initialiseringsprosessen, bussmasteren sender en tilbakestillingspuls (TX) lavt nivå i minst 480 µs ved å trekke 1-trådsbussen. Da, bussmasteren slipper bussen og går inn i mottaksmodus (RX). Etter å ha sluppet bussen, 5kΩ pull-up motstanden trekker 1-Wire bussen høyt. Når DS18B20 oppdager denne stigende kanten, den venter 15µs til 60µs og sender deretter en tilstedeværelsespuls ved å trekke 1-trådsbussen lavt i 60µs til 240µs.

Initialiseringstidspunkt:

Det er to typer skrivetidsluker: “Skriv 1” tidsluker og “Skriv 0” tidsluker. Bussen bruker en Write 1 tidsluke for å skrive en logikk 1 til DS18B20 og en Write 0 tidsluke for å skrive en logikk 0 til DS18B20. Alle skrivetidsluker må ha en varighet på minst 60µs med en gjenopprettingstid på minst 1µs mellom individuelle skrivetidsluker. Begge typer skrivetidsluker initieres ved at masteren trekker 1-trådsbussen lavt (se figur 14). For å generere en Write 1 tidsluke, etter å ha trukket 1-Wire-bussen lavt, bussmasteren må frigjøre 1-wire bussen innen 15µs. Etter å ha sluppet bussen, 5kΩ pull-up motstanden trekker bussen høyt. Generer en
Skrive 0 tidsluke, etter å ha trukket 1-wire-ledningen lavt, bussmesteren må fortsette å holde bussen lavt så lenge tidsluken varer (minst 60 µs). DS18B20 sampler 1-wire bussen innenfor et vindu på 15µs til 60µs etter at masteren starter skrivetidsluken. Hvis bussen er høy under prøvetakingsvinduet, en 1 er skrevet til DS18B20. Hvis linjen er lav, en 0 er skrevet til DS18B20.
Note: Tidsluke er en del av den serielle selvmultipleksingen av tidslukeinformasjonen dedikert til en enkelt kanal.
Figur 14 er som følger:

DS18B20 skrivetidsluker drives av verten for å trekke 1-trådsbussen til lavt nivå

Les tidsluke:
DS18B20 kan bare sende data til verten når verten utsteder en lesetidsluke. Derfor, verten må generere en lesetidsluke umiddelbart etter utstedelse av en leseminnekommando [BEh] eller en Read Power Supply [B4h] kommando for at DS18B20 skal levere de nødvendige dataene. Alternativt, verten kan generere en lesetidsluke etter å ha utstedt en Convert T [44h] eller tilbakekall E2 [B8h] kommando for å finne ut status. Alle lesetidsluker må ha en varighet på minst 60µs med en minimum gjenopprettingstid på 1µs mellom tidsluker. En lesetidsluke initieres ved at masteren trekker 1-trådsbussen lavt for å holde den lav i minst 1µs og deretter slipper bussen (se figur 14). Etter at masteren starter en lesetidsluke, DS18B20 vil begynne å sende enten 1-er eller 0-er på bussen. DS18B20 sender en 1 ved å holde bussen høyt og sender en 0 ved å trekke bussen lavt. Når en 0 er sendt, DS18B20 slipper bussen ved å holde bussen høyt. Tidsluken slutter og bussen trekkes tilbake til høy tomgangstilstand av opptrekksmotstanden.