DS1820单线数字温度计
特性
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独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 简单的多点分布应用 无需外部器件
可通过数据线供电 零待机功耗
00
测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增。华氏器件-67~+257F，以0.9F递增 温度以9位数字量读出
温度数字量转换时间200ms（典型值） 用户可定义的非易失性温度报警设置
报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统
说明
DS1820数字温度计以9位数字量的形式反映器件的温度值。
DS1820通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS1820之间仅需一条连接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。 因为每个DS1820都有一个独特的片序列号，所以多只DS1820可以同时连在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。 引脚说明
16脚SSOP PR35 符号 9 8 7
1 GND 接地 2
说明
DQ 数据输入/输出脚。对于单线操作：漏极开路（见“寄生电源”节）
3 VDD 可选的VDD引脚。具体接法见“寄生电源”节
DS1820S（16脚SSOP）：所有上表中未提及的引脚都无连接。 概览
图1的方框图示出了DS1820的主要部件。DS1820有三个主要数字部件：1）64位激光ROM，2）温度传感器，3）非易失性温度报警触发器TH和TL。器件用如下方式从单线通讯线上汲取能量：在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。DS1820也可用外部5V电源供电。
DS1820依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立ROM操作协议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面5个ROM操作命令之一：1）读ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳过ROM，5）报警搜索。这些命令对每个器件的激光ROM部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。成功执行完一条ROM操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供6条存储器和控制操作指令中的任一条。
一条控制操作命令指示DS1820完成一次温度测量。测量结果放在DS1820的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度报警触发器TH和TL各由一个EEPROM字节构成。如果没有对DS1820使用报警搜索命令，这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对TH和TL进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器。所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。 寄生电源
寄生电源的方框图见图1。这个电路会在I/O或VDD引脚处于高电平时“偷”能量。当有特定的时间和电压需求时（见节标题“单线总线系统”），I/O要提供足够的能量。寄生电源有两个好处：1）进行远距离测温时，无需本地电源，2）可以在没有常规电源的条件下读ROM。 要想使DS1820能够进行精确的温度转换，I/O线必须在转换期间保证供电。由于DS1820的工作电流达到1mA，所以仅靠5K上拉电阻提供电源是不行的，当几只DS1820挂在同一根I/O线上并同时想进行温度转换时，这个问题变得更加尖锐。
有两种方法能够使DS1820在动态转换周期中获得足够的电流供应。第一种方法，当进行温度
2
给I/O线提供一个强上拉。用MOSFET把I/O线直接拉到电源转换或拷贝到E存储器操作时，
上就可以实现，见图2。在发出任何涉及拷贝到E2存储器或启动温度转换的协议之后，必须在最多10μs之内把I/O线转换到强上拉。使用寄生电源方式时，VDD引脚必须接地。
另一种给DS1820供电的方法是从VDD引脚接入一个外部电源，见图3。这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多片DS1820，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个Skip ROM命令，再接一个Convert T命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND引脚不能悬空。
温度高于100℃时，不推荐使用寄生电源，因为DS1820在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。在类似这种温度的情况下，强烈推荐使用DS1820的VDD引脚。
对于总线控制器不知道总线上的DS1820是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS1820预备了一种信号指示电源的使用意图。总线控制器发出一个Skip ROM协议，然后发出读电源命令，这条命令发出后，控制器发出读时间隙，如果是寄生电源，DS1820在单线总线上发回“0”，如果是从VDD供电，则发回“1”，这样总线控制器就能够决定总线上是否有DS1820需要强上拉。如果控制器接收到一个“0”，它就知道必须在温度转换期间给I/O线提供强上拉。这个命令协议详见“存储器操作命令”节。 测温操作
DS1820通过一种片上温度测量技术来测量温度。图4示出了温度测量电路的方框图。
温度/数据关系（表1）
温度℃ 数据输出（二进制）数据输出（十六进制）+125 00000000 1111101000FA +25
00000000 001100100032
+1/2 00000000 000000010001 0
00000000 000000000000
-1/2 11111111 11111111FFFF -25 -55
11111111 11001110FFCE 11111111 10010010FF92
DS1820是这样测温的：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0，则温度寄存器（同样被预置到-55℃）的值增加，表明所测温度大于-55℃。
同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。
斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的的值来实现的。因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。
DS1820内部对此计算的结果可提供0.5℃的分辨力。温度以16bit带符号位扩展的二进制补码形式读出，表1给出了温度值和输出数据的关系。数据通过单线接口以串行方式传输。DS1820测温范围-55℃~+125℃，以0.5℃递增。如用于华氏温度，必须要用一个转换因子查找表。
注意DS1820内温度表示值为1/2℃LSB，如下所示9bit格式：
最高有效（符号）位被复制充满存储器中两字节温度寄存器的高MSB位，由这种“符号位扩展”产生出了示于表1的16bit温度读数。
可用下述方法获得更高的分辨力。首先，读取温度值，将0.5℃位（LSB）从读取的值中截去，这个值叫做TEMP_READ。然后读取计数器中剩余的值，这个值是门周期结束后保留下来的值（COUNT_REMAIN）。最后，我们用到在这个温度下每度的计数值（COUNT_PER_C）。用户可以用下面的公式计算实际温度值：
报警搜索操作
DS1820完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在TH和TL中的值进行比较。因为这些寄存器是8位的，所以0.5℃位被忽略不计。TH或TL的最高有效位直接对应16位温度寄存器的符号位。如果测得的温度高于TH或低于TL，器件内部就会置位一个报警标识。每进行一次测温就对这个标识进行一次更新。当报警标识置位时，DS1820会对报警搜索命令有反应。这样就允许许多DS1820并联在一起同时测温，如果某个地方的温度超过了限定值，报警的器件就会被立即识别出来并读取，而不用读未报警的器件。 64位（激）光刻ROM
每只DS1820都有一个唯一的长达64位的编码。最前面8位是单线系列编码（DS1820的编码是19h）。下面48位是一个唯一的序列号。最后8位是以上56位的CRC码。（见图5）64位ROM和ROM操作控制区允许DS1820做为单线制器件并按照详述于“单线总线系统”一节的单线协议工作。只有建立了ROM操作协议，才能对DS1820进行控制操作。这个协议用ROM操作协议流程图来描述（图6）。单线总线控制器必须得天独厚提供5个ROM操作命令其中之一：1）Read ROM，2）Match ROM，3）Search Rom，4）Skip ROM，5）Alarm Search。成功进行一次ROM操作后，就可以对DS1820进行特定的操作，总线控制器可以发出六个存储器和控制操作命令中的任一个。
CRC发生器
DS1820中有8 位CRC存储在64位ROM的最高有效字节中。总线控制器可以用64位ROM中的前56位计算出一个CRC值，再用这个和存储在DS1820中的值进行比较，以确定ROM数据是否被总线控制器接收无误。CRC计算等式如下：
854
CRC=X+X+X+1
DS1820同样用上面的公式产生一个8位CRC值，把这个值提供给总线控制器用来校验传输的数据。在任何使用CRC进行数据传输校验的情况下，总线控制器必须用上面的公式计算出一个CRC值，和存储在DS1820的64位ROM中的值或DS1820内部计算出的8位CRC值（当读暂存器时，做为第9个字节读出来）进行比较。CRC值的比较以及是否进行下一步操作完全由总线控制器决定。当在DS1820中存储的或由其计算的CRC值和总线控制器计算的值不相符时，DS1820内部并没有一个能阻止命令序列进行的电路。
单线CRC可以用一个由移位寄存器和XOR门构成的多项式发生器来产生，见图7。
DS18B20中文资料 - 图文
