第一部分:DS18B20的封装和管脚定义
首先,我们来认识一下DS18B20这款芯片的外观和针脚定 义,DS18B20芯片的常见封装为TO-92,也就是普通直插三极管的样子,当然也可以找到以SO(DS18B20Z)和μSOP(DS18B20U) 形式封装的产品,下面为DS18B20各种封装的图示及引脚图。
了解了这些该芯片的封装形式,下面就要说到各个管脚的定义了,如下表即为该芯片的管脚定义:
上面的表中提到了一个“奇怪”的词——“寄生电源”,那我有必要说明一 下了,DS18B20芯片可以工作在“寄生电源模式”下,该模式允许DS18B20工作在无外部电源状态,当总线为高电平时,寄生电源由单总线通过VDD 引脚,此时DS18B20可以从总线“窃取”能量,并将“偷来”的能量储存到寄生电源储能电容(Cpp)中,当总线为低电平时释放能量供给器件工作使用。 所以,当DS18B20工作在寄生电源模式时,VDD引脚必须接地。
第二部分:DS18B20的多种电路连接方式
如下面的两张图片所示,分别为外部供电模式下单只和多只DS18B20测温系统的典型电路连接图。
(1)外部供电模式下的单只DS18B20芯片的连接图
(2)外部供电模式下的多只DS18B20芯片的连接图
这里需要说明的是,DS18B20芯片通过达拉斯公司的单总线协议依靠一个单线端口通讯,当全部器件经由一个 三态端口或者漏极开路端口与总线连接时,控制线需要连接一个弱上拉电阻。在多只DS18B20连接时,每个DS18B20都拥有一个全球唯一的64位序列 号,在这个总线系统中,微处理器依靠每个器件独有的64位片序列号辨认总线上的器件和记录总线上的器件地址,从而允许多只DS18B20同时连接在一条单 线总线上,因此,可以很轻松地利用一个微处理器去控制很多分布在不同区域的DS18B20,这一特性在环境控制、探测建筑物、仪器等温度以及过程监测和控 制等方面都非常有用。
对于DS18B20的电路连接,除了上面所说的传统的外部电源供电时的电路连接图,DS18B20也可以工作在“寄生电源模式”,而下图则表示了 DS18B20工作在“寄生电源模式”下的电路连接图。没错,这样就可以使DS18B20工作在寄生电源模式下了,不用额外的电源就可以实时采集到位于多 个地点的温度信息了。
第三部分:DS18B20内部寄存器解析及工作原理
介绍完DS18B20的封装、针脚定义和连接方式后,我们有必要了解DS18B20芯片的各个控制器、存储器的相关知识,如下图所示,为DS18B20内部主要寄存器的结果框图。
结合图中的内部寄存器框图,我们先简单说一下DS18B20芯片的主要寄存器工作流程,而在对DS18B20工作原理进行详细说明前,有必要先上几张相关图片:
(1)DS18B20内部寄存器结构图
(2)DS18B20主要寄存器数据格式图示
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