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1、数字温度传感器DS18B20控制接口设计摘要：DS18B20是一款经典的单总线数字温度传感器芯片，较传统的温度传感器具有结构简单、体积小、功耗小、抗干扰能力强、使用简单、可组网实现多点温度测量等优点。本设计简要介绍了数字温度传感器DS18B20的特性及工作原理，着重论述了用FPGA实现对此传感器的控制，并将测到的温度在LED数码管上显示出来。关键词：DS18B20；温度传感器；FPGA；LED数码管Abstract:DS18B20isaclassicsingle-busdigitaltemperaturesensorchip,themoretraditionaltemperatures
2、ensorhasasimplestructure,smallsize,lowpowerconsumption,andanti-interferenceability,easytousenetworkingtoachievemulti-pointtemperaturemeasurement.ThedesignbriefdescribesthefeaturesandworkingprincipleofthedigitaltemperaturesensorDS18B20,focusesonthecontrolofthissensorusingFPGA,andthemeasuredtemper
3、atureisdisplayedontheLEDdigitaltube.Keywords:DS18B20;temperaturesensor;FPGA;LEDdigitaltube1引言传统的温度传感器系统大都采用放大、调理、A/D转换,转换后的数字信号送入计算机处理,处理电路复杂、可靠性相对较差,占用计算机的资源较多。DS18B20是一线制数字温度传感器,它可将温度信号直接转换成串行数字信号送给微处理器,电路简单,成本低,每一只DS18B20内部的ROM存储器都有唯一的64位系列号,在1根地址/信号线上可以挂接多个DS18B20,易于扩展,便于组网和多点测量。随着科技的发展,温度的实
4、时显示系统应用越来越广泛,比如空调遥控器上当前室温的显示、热水器温度的显示等等。实现温度的实时采集与显示系统有很多种解决方案,本文使用全数字温度传感器DS18B20来实现温度的实时采集FPGA作为控制中心与数据桥梁;LED数码管作为温度实时显示器件。其中DS18B20作为FPGA的外部信号源,把所采集到的温度转换为数字信号,通过接口（113脚）传给FPGA，FPGA启动ROM内的控制程序驱动LED数码管,通过IO口和数据线把数据传送给LED数码管,将采集到的温度实时显示出来。该设计结构简单、测温准确,成本低，工作稳定可靠,具有一定的实际应用价值。2DS18B20数字温度传感器介绍DS1
5、8B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：2.1DS18B20的性能特点独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；零待机功耗；温度以９或１２位数字；用户可定义报警设置；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；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但
6、不能正常工作；2.2DS18B20的内部结构图DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2-1所示。图2-1DS18B20内部结构框图图2-2DS18B20字节定义64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图2-2所示。头２个字节包含
7、测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3-4所示。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分率。2.3DS18B20测温原理D
