单线数字温度传感器DS18B20以及ArduinoDS18B20接口的工作原理

温度传感器是非常重要的设备，因为它们可以帮助我们测量，监控和维持房间，仪器或设备的温度。

以前我们几乎使用了非常流行的LM35温度传感器每个温度相关的项目。我们现在将尝试使用名为DS18B20的不同温度传感器来测量使用Arduino的温度。

相关项目：基于Arduino的数字温度计

DS18B20温度传感器概述

DS18B20是1-Wire（单线）温度传感器由Maxim Integrated生产。它提供摄氏度的温度测量，分辨率为9位至12位。

DS18B20温度通过1-Wire接口或1-Wire总线交换信息，由Dallas Semiconductor开发的系统。在1-Wire接口中，通信只需要一根电线（从技术上讲，您需要两根电线：一根数据线和一根GND线）。

DS18B20温度传感器的另一个重要特性是每个DS18B20传感器都带有一个特定于该传感器的64位串行代码。

使用此功能独特的代码，您可以在同一个1-Wire总线上连接多个DS18B20传感器，并使用单个控制器访问信息。这种类型的设置在多个DS18B20传感器分布在很大区域的情况下非常有用。

以下是DS18B20数字温度计的一些主要功能。

使用只需一条线路进行数据传输的1-Wire接口。

9位到12位的可编程分辨率-bit。

它可以测量-55 0 C到+125 0 C范围内的温度。/span》

提供TO-92，8引脚SO和8引脚μSOP等不同封装。

DS18B20的引脚图

下图显示了DS18B20数字温度传感器的TO-92封装的引脚图。

DS18B20温度传感器的引脚说明

As您可以在上面的引脚图中看到，DS18B20传感器由三个引脚组成，即：V DD ，DQ和GND。

V DD ：这是电源引脚。当使用寄生供电模式时，它必须接地（稍后会详细介绍）。

DQ：这是数据输入/输出引脚。它是一个开漏引脚，必须拉高。它以寄生供电模式提供电源。

GND：这是接地引脚。

DS18B20的框图

下图显示了DS18B20温度传感器的功能框图。它由一个电源电路，64位ROM，内存控制器，主温度传感器和一个Scratchpad区域组成，该区域有一个温度寄存器和一些其他寄存器，用于存储配置和报警高低触发。

64位ROM存储设备的唯一串行代码。温度传感器的数字输出存储在Scratchpad的2字节温度寄存器中。暂存器还包括1-Byte for Alarm HIGH Trigger寄存器，Alarm LOW Trigger寄存器和Configuration寄存器。

使用配置寄存器，您可以设置数字的分辨率输出从9位到12位之间的任何位置。为了保留配置中存储的数据，报警高电平和报警低电平寄存器，即使器件断电，这三个寄存器也实现为EEPROM。

为电源供电DS18B20传感器

有两种方法可以为DS18B20传感器供电。一种方法是将外部电源连接到传感器的V DD 引脚的传统方式。这个操作没有什么特别之处。

启动DS18B20传感器的第二种方法是让事情变得有趣。为传感器供电的第二种方式称为寄生电源模式，无需外部电源。

在寄生供电模式下，DS18B20在拉高时从DQ引脚获取电源。当1-Wire总线为高电平时，它为DS18B20供电。当总线为低电平时，寄生电源电容（C PP ）中存储的电荷将为传感器供电。在寄生供电模式下，V DD 引脚连接到GND。

DS18B20与Arduino接口

在本项目中，我们将了解如何将DS18B20温度传感器与Arduino连接。由于传感器基于1-Wire通信，因此Arduino和DS18B20之间只需要一根线。

Arduino DS18B20接口电路图

下图显示了Arduino DS18B20接口的电路图。

所需组件

Arduino UNO

DS18B20数字温度传感器

16×2 LCD显示器

10KΩ电位器

4.7KΩ电阻器（1/4瓦）

330Ω电阻（1/4瓦）

5mm LED

连接电线

面包板

电源

电路设计

Arduino DS18B20接口电路的设计非常简单。您只需将传感器的V DD 和GND连接到+ 5V和GND，并将传感器的DQ引脚连接到任何一个数字I/O引脚（它连接到数字） I/O引脚8）。

使用4.7KΩ电阻将DQ引脚拉高。

因为我们需要为了查看测量温度，我已将一个简单的16X2 LCD显示器连接到Arduino。

代码

项目代码如下。您需要为Arduino下载两个库：OneWire和DallasTemperature。您可以从以下链接下载这些库：下载OneWire Library 和下载DallasTemperature Library 。

工作Arduino DS18B20接口

项目的工作非常简单。 Arduino通过1-Wire接口与DS18B20通信，并从传感器中提取温度信息。提取的信息显示在16X2 LCD显示屏上。

应用

DS18B20温度传感器可用于各种应用，例如：

温度计

温度敏感系统

消费类电子产品

工业设备

恒温器