MCU'ya bağlı DS18B20 sıcaklık sensörü

DS18B20 Sıcaklık Sensörü Bilgisine Giriş
DS18B20 yaygın olarak kullanılan bir dijital sıcaklık sensörüdür. Dijital sinyal çıkışı sağlar, küçük boyut özelliklerine sahiptir, düşük donanım yükü, güçlü anti-parazit yeteneği, yüksek hassasiyet, ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

DS18B20 Dijital Sıcaklık Probu şunları sağlar: 9 ile 12 biraz

Su geçirmez DS18B20 sensör probu

TPE Kalıplama IP68 su geçirmez DS18B20 sensörü

DS18B20 Sıcaklık Sensörüne Giriş
Teknik Özellikler:
①. Benzersiz tek kablolu arayüz modu. DS18B20 bir mikroişlemciye bağlandığında, sadece 1 Mikroişlemci ile DS18B20 arasında iki yönlü iletişimi gerçekleştirmek için kabloya ihtiyaç vardır.
②. Sıcaklık ölçüm aralığı -55°C~+125°C, doğal sıcaklık ölçüm hatası 1°C.
③. Çok noktalı ağ işlevini destekleyin. Yalnızca üç kabloyla birden fazla DS18B20 paralel olarak bağlanabilir, ve maksimum 8 Çok noktalı sıcaklık ölçümünü gerçekleştirmek için paralel olarak bağlanabilir. Sayı çok büyükse, güç kaynağı voltajı çok düşük olacak, kararsız sinyal iletimine neden olur.
④. Çalışma gücü kaynağı: 3.0~ 5.5V/DC (veri hattı parazitik güç kaynağı kullanılabilir).
⑤. Kullanım sırasında hiçbir çevresel bileşene gerek yoktur.
⑥. Ölçüm sonuçları seri olarak 9~12 bit dijital biçimde iletilir.
⑦. Paslanmaz çelik koruyucu borunun çapı Φ6'dır.
⑧. DN15~25 arası çeşitli orta endüstriyel boru hatlarının sıcaklık ölçümü için uygundur., DN40~DN250 ve dar alanlardaki ekipmanlar.
⑨. Standart kurulum konuları M10X1, M12X1.5, G1/2” isteğe bağlıdır.
⑩. PVC kablo doğrudan bağlanır veya Alman bilyeli tip bağlantı kutusu bağlanır, diğer elektrikli ekipmanlarla bağlantı için uygun olan.

DS18B20 okuma ve yazma zamanlaması ve sıcaklık ölçüm prensibi:
DS18B20 sıcaklık ölçüm prensibi Şekilde gösterilmektedir 1. Şekildeki düşük sıcaklık katsayılı kristal osilatörün salınım frekansı sıcaklıktan çok az etkilenir, ve sayaca gönderilecek sabit frekanslı bir darbe sinyali oluşturmak için kullanılır 1. Yüksek sıcaklık katsayılı kristal osilatörün salınım frekansı sıcaklıkla önemli ölçüde değişir, ve üretilen sinyal sayacın darbe girişi olarak kullanılır 2. Tezgah 1 ve sıcaklık kaydı -55°C'ye karşılık gelen bir temel değere önceden ayarlanmıştır. Tezgah 1 düşük sıcaklık katsayılı kristal osilatörün ürettiği darbe sinyalini çıkarır. Sayacın önceden ayarlanan değeri 1 indirgenir 0, Sıcaklık kaydının değeri şu kadar artırılacaktır: 1, ve sayacın ön ayarı 1 yeniden yüklenecek. Tezgah 1 Düşük sıcaklık katsayılı kristal osilatörün ürettiği darbe sinyalini saymak için yeniden başlar, ve sayaca kadar döngü devam eder 2 sayılır 0, sıcaklık kayıt değeri birikiminin durdurulması. Şu anda, sıcaklık kaydındaki değer ölçülen sıcaklıktır. Eğim akümülatörü, sıcaklık ölçüm prosesindeki doğrusalsızlığı telafi etmek ve düzeltmek için kullanılır., ve çıkışı sayacın önceden ayarlanmış değerini düzeltmek için kullanılır 1.

Figür 1 aşağıdaki gibidir:

DS18B20 ve MCU bağlantı devre şeması

2. DS18B20 ve MCU bağlantı şeması

DS18B20 pin parametre tanımı

3. DS18B20 PIN Tanımı:

Dq: Veri girişi/çıkışı. Açık drenajlı 1 kablolu arayüz. Ayrıca parazit güç modunda (VDD) kullanıldığında cihaza güç sağlayabilir.: pozitif güç kaynağı GND: güç topraklaması 4. DS18B20 dahili analize giriş:

DS18B20 iç yapısının analizi ve tanıtılması

Yukarıdaki şekil DS18B20'nin blok şemasını göstermektedir, ve 64 bit ROM, cihazın benzersiz seri kodunu saklar. Tampon bellek şunları içerir: 2 Sıcaklık sensörünün dijital çıkışını saklayan bayt sıcaklık kayıtları. Ek olarak, tampon bellek, 1 baytlık üst ve alt alarm tetikleme kayıtlarına erişim sağlar (TH ve TL) ve 1 baytlık konfigürasyon kayıtları. Konfigürasyon kaydı, kullanıcının sıcaklığın çözünürlüğünü dijital dönüşüme ayarlamasına olanak tanır. 9, 10, 11, veya 12 bitkiler. Th, TL, ve konfigürasyon kayıtları kalıcıdır (EEPROM), böylece cihaz kapatıldığında verileri koruyacaklar. DS18B20, Maxim'in benzersiz 1 kablolu veri yolu protokolünü kullanır, bir kontrol sinyali kullanan. Tüm cihazlar veri yoluna 3 durumlu veya açık drenaj portu üzerinden bağlı olduğundan kontrol hattı zayıf bir çekme direnci gerektirir (DS18B20 durumunda DQ pini). Bu veri yolu sisteminde mikroişlemci (usta) her cihaz için benzersiz bir 64 bit kod kullanır. Çünkü her cihazın kendine özgü bir kodu vardır, Bir veri yolunda adreslenebilecek cihaz sayısı neredeyse sınırsızdır.

Sıcaklık Kayıt Formatı

DS18B20 sıcaklık kayıt formatı diyagramı

Sıcaklık/Veri İlişkisi

DS18B20 Sıcaklık-Veri İlişkisi

Çalışma Alarm Sinyali

DS18B20 sıcaklık dönüşümünü gerçekleştirdikten sonra, sıcaklık değerini, 1 baytlık TH ve TL kayıtlarında saklanan kullanıcı tanımlı ikinin tümleyeni alarm tetikleme değeriyle karşılaştırır. İşaret biti değerin pozitif mi yoksa negatif mi olduğunu gösterir: pozitif S=0, negatif S=1. TH ve TL kayıtları kalıcıdır (EEPROM) ve bu nedenle cihaz kapatıldığında uçucu değildir. TH ve TL'ye bayt aracılığıyla erişilebilir 2 Ve 3 hafızanın.
TH ve TL kayıt formatı:

DS18B20 Yapılandırma Kayıtları

Harici bir güç kaynağı kullanarak DS18B20'ye güç vermenin şematik diyagramı

DS18B20'ye güç sağlamak için harici güç kaynağı kullanmanın şematik diyagramı

64-bit lazer salt okunur bellek kodu:

DS18B20 64 bit lazer salt okunur bellek kodu

Her DS18B20, ROM'da saklanan benzersiz bir 64 bitlik kod içerir. En az anlamlı 8 ROM kodunun bitleri DS18B20'nin tek kablolu aile kodunu içerir: 28H. Sonraki 48 bitler benzersiz bir seri numarası içerir. En anlamlı 8 bitler döngüsel artıklık kontrolü içerir (ÇHS) bayt, ilkinden itibaren hesaplanır 56 ROM kodunun bitleri.

DS18B20 Bellek Haritası

DS18B20 hafıza haritası

Yapılandırma Kaydı:

Figür 2

DS18B20 Yapılandırma Kayıtları

Bayt 4 Belleğin konfigürasyon kaydını içerir, Şekilde gösterildiği gibi düzenlenmiştir 2. Kullanıcı, Tabloda gösterildiği gibi burada R0 ve R1 bitlerini kullanarak DS18B20'nin dönüştürme çözünürlüğünü ayarlayabilir. 2. Bu bitler için açılış varsayılanları R0 = 1 ve R1 = 1 (12-bit çözünürlüğü). Çözünürlük ile dönüşüm süresi arasında doğrudan bir ilişki olduğunu unutmayın.. Biraz 7 ve bitler 0 ile 4 konfigürasyon kaydındakiler cihazın dahili kullanımı için ayrılmıştır ve üzerine yazılamaz.

Masa 2 Termometre Çözünürlüğü Yapılandırması

DS18B20 Termometre Çözünürlük Yapılandırması

CRC Üretimi

CRC baytı, DS18B20 64 bit ROM kodunun bir parçasıdır ve karalama defterinin 9. baytında sağlanır.. ROM kodu CRC ilkinden hesaplanır. 56 ROM kodunun bitleri ve ROM'un en önemli baytında bulunur. Karalama defteri CRC'si, karalama defterinde saklanan verilere göre hesaplanır, yani karalama defterindeki veriler değiştiğinde değişir. CRC, veri yolu ana bilgisayarına, DS18B20'den veri okurken bir veri doğrulama yöntemi sağlar.. Verilerin doğru okunduğunu doğruladıktan sonra, veri yolu yöneticisi alınan verilerden CRC'yi yeniden hesaplamalı ve ardından bu değeri ROM kodu CRC ile karşılaştırmalıdır. (ROM okumaları için) veya karalama defteri CRC (Karalama defteri okumaları için). Hesaplanan CRC okunan CRC ile eşleşiyorsa, veriler doğru bir şekilde alındı. CRC değerlerini karşılaştırıp ilerleme kararı tamamen otobüs sahibinin takdirindedir. DS18B20'nin içinde aşağıdaki durumlarda bir komut dizisinin yürütülmesini engelleyecek hiçbir devre yoktur::
DS18B20 CRC (ROM veya karalama defteri) veri yolu yöneticisi tarafından oluşturulan değerle eşleşmiyor.
CRC için eşdeğer polinom fonksiyonu:
CRC = X8 + X5 + X4 + 1
Veri yolu yöneticisi CRC'yi yeniden hesaplayabilir ve bunu DS18B20'nin CRC değeriyle karşılaştırabilir.:
Polinom üreteci Şekilde gösterilmiştir. 3. Devre bir kaydırma yazmacı ve yihuo kapılarını içerir, ve kaydırma yazmacının bitleri şu şekilde başlatılır: 0. ROM kodunun en az anlamlı biti veya baytın en az anlamlı biti 0 karalama defterindeki kaydırma yazmacına birer birer kaydırılmalıdır. Biraz kaydırdıktan sonra 56 ROM'dan veya baytın en önemli bitinden 7 karalama defterinden, polinom üreteci yeniden hesaplanan CRC'yi içerecektir. Sonraki, DS18B20 karalama defterindeki 8 bitlik ROM kodu veya CRC sinyali devreye kaydırılmalıdır. Bu noktada, yeniden hesaplanan CRC doğruysa, kaydırma yazmacının tümü 0'lardan oluşacaktır.

Figür 3: CRC Jeneratörü

DS18B20 CRC jeneratör süreç diyagramı

V. DS18B20'ye erişim:
DS18B20'ye erişim sırası aşağıdaki gibidir:
Adım 1. Başlatma;

Adım 2. ROM komutu (ardından gerekli veri alışverişi yapılır);

Adım 3. DS18B20 fonksiyon komutu (ardından gerekli veri alışverişi yapılır);

Not: Bu sıra, DS18B20'ye her erişildiğinde takip edilir, çünkü DS18B20, dizideki herhangi bir adımın eksik veya hatalı olması durumunda yanıt vermeyecektir. Bu kuralın istisnası Arama ROM'udur. [F0h] ve Alarm Arama [BEN] komutlar. Bu iki ROM komutunu verdikten sonra, ev sahibi adıma geri dönmelidir 1 sırayla.
(Yukarıdaki giriş resmi kılavuzdan çevrilmiştir)

ROM Komutu
1, ROM'u oku [33H]
2, ROM'u eşleştir [55H]
3, Gemi odası [CCh]
4, Alarm Arama [BEN]

DS18B20 Fonksiyon Komutu
1, Sıcaklığı Dönüştür [44H]
2, Karalama Defteri Yaz (Hafıza) [4Ah]
3, Scratchpad'i okuyun (Hafıza) [BEh]
4, Scratchpad'i kopyala (Hafıza [48H]
5, E2'yi yeniden uyandır [B8h]
6, Gücü Oku [B4h]

(Yukarıdaki komutların ayrıntılı açıklaması için, resmi kılavuza bakın)

VI. DS18B20 Zamanlamasına Erişim
Başlatma işlemi sırasında, veri yolu yöneticisi bir sıfırlama darbesi gönderir (Teksas) 1-Wire veri yolunu çekerek en az 480 µs boyunca düşük seviye. Daha sonra, veri yolu yöneticisi veri yolunu serbest bırakır ve alma moduna girer (RX). Otobüsü bıraktıktan sonra, 5kΩ çekme direnci 1-Wire veriyolunu yükseğe çeker. DS18B20 bu yükselen kenarı algıladığında, 15 µs ila 60 µs arası bekler ve ardından 1-Wire veri yolunu 60 µs ila 240 µs arası düşük seviyeye çekerek bir varlık darbesi gönderir.

Başlatma Zamanlaması:

İki tür yazma zamanı aralığı vardır: “1 yaz” zaman aralıkları ve “0 yaz” zaman aralıkları. Otobüs bir Yazma kullanır 1 bir mantık yazmak için zaman dilimi 1 DS18B20'ye ve bir Yazma 0 bir mantık yazmak için zaman dilimi 0 DS18B20'ye. Tüm yazma zaman dilimlerinin süresi en az 60 µs olmalı ve bireysel yazma zaman dilimleri arasında en az 1 µs'lik bir kurtarma süresi olmalıdır. Her iki yazma zamanı yuvası türü de ana bilgisayarın 1-Wire veri yolunu düşük seviyeye çekmesiyle başlatılır. (Şekil'e bakın 14). Bir Yazma oluşturmak için 1 zaman dilimi, 1-Wire veri yolunu düşük seviyeye çektikten sonra, veri yolu yöneticisi 1-Wire veri yolunu 15 µs içinde serbest bırakmalıdır. Otobüsü bıraktıktan sonra, 5kΩ çekme direnci veriyolunu yükseğe çeker. Bir oluştur
Yazmak 0 zaman dilimi, 1-Wire hattını aşağıya çektikten sonra, veri yolu yöneticisi, zaman dilimi boyunca veri yolunu düşük tutmaya devam etmelidir (en az 60μs). DS18B20, master yazma zaman aralığını başlattıktan sonra 15 µs ila 60 µs aralığında 1 Hatlı veri yolunu örnekler.. Örnekleme penceresi sırasında veri yolu yüksekse, A 1 DS18B20'ye yazılır. Hat düşükse, A 0 DS18B20'ye yazılır.
Not: Zaman dilimi, tek bir kanala ayrılmış zaman dilimi bilgisinin seri olarak kendi kendine çoğullanmasının bir kısmıdır..
Figür 14 aşağıdaki gibidir:

DS18B20 yazma zamanı yuvaları, 1-Wire veri yolunu düşük seviyeye çekmek için ana bilgisayar tarafından çalıştırılır

Zaman aralığını oku:
DS18B20, ana bilgisayar bir okuma zamanı aralığı yayınladığında yalnızca ana bilgisayara veri gönderebilir. Öyleyse, ana bilgisayar, Belleği Okuma Komutu verdikten hemen sonra bir okuma zamanı aralığı oluşturmalıdır [BEh] veya Okuma Güç Kaynağı [B4h] DS18B20'nin gerekli verileri sağlaması için komut. Alternatif olarak, ana bilgisayar bir Convert T yayınladıktan sonra bir okuma zamanı aralığı oluşturabilir [44H] veya E2'yi Geri Çağır [B8h] durumu bulma komutu. Tüm okuma zaman dilimlerinin süresi en az 60 µs olmalı ve zaman dilimleri arasında minimum 1 µs kurtarma süresi olmalıdır. Master'ın 1-Wire veriyolunu en az 1 µs boyunca düşük tutmak için düşük çekmesi ve ardından veriyolunu serbest bırakması ile bir okuma zaman aralığı başlatılır. (Şekil'e bakın 14). Master bir okuma zaman aralığını başlattıktan sonra, DS18B20 veri yolunda 1'leri veya 0'ları göndermeye başlayacak. DS18B20 bir mesaj gönderir 1 otobüsü yüksekte tutarak ve bir mesaj göndererek 0 otobüsü aşağı çekerek. ne zaman bir 0 gönderildi, DS18B20 veriyolunu yüksekte tutarak veriyolunu serbest bırakır. Zaman dilimi sona erer ve veri yolu, çekme direnci tarafından yüksek boşta durumuna geri çekilir..