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37款傳感器與模塊的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實(shí)Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和模塊，依照實(shí)踐出真知（一定要?jiǎng)邮肿觯┑睦砟?，以學(xué)習(xí)和交流為目的，這里準(zhǔn)備逐一動(dòng)手試試做實(shí)驗(yàn)，不管成功與否，都會(huì)記錄下來(lái)---小小的進(jìn)步或是搞不定的問(wèn)題，希望能夠拋磚引玉。?

【Arduino】108種傳感器模塊系列實(shí)驗(yàn)（資料+代碼+圖形+仿真）

實(shí)驗(yàn)三十九：DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器模塊

DS18B20

是世界第一片支持"一線總線"接口的溫度傳感器，一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)引入全新要概念。

DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64 位ROM、溫度靈敏元件、內(nèi)部存儲(chǔ)器和配置寄存器4 部分組成，如上圖所示。

( 1) 64 位ROM。它的內(nèi)容是64 位序列號(hào)，它可以被看作是該DS18B20 的地址序列碼，其作用是使每個(gè)DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。

( 2) 溫度靈敏元件。它完成對(duì)溫度的測(cè)量，測(cè)量后的結(jié)果存儲(chǔ)在2 個(gè)8 b 的溫度寄存器中。

( 3) 內(nèi)部存儲(chǔ)器。內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2 PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL 以及配置寄存器。

測(cè)溫原理

用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55攝氏度的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá)0,則溫度寄存器（同樣初始化到-55攝氏度）的值增加，表明所測(cè)溫度大于-55攝氏度。

1。溫度系數(shù)振蕩器是指一種振蕩器，它的振蕩頻率與溫度之間有一個(gè)特定的關(guān)系，即不同的溫度對(duì)應(yīng)不同的振蕩頻率。反之，測(cè)量出振蕩器的輸出頻率，就可測(cè)量出溫度值。

2.高溫度系數(shù)振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很大，溫度稍有變化，頻率就會(huì)變化很多，即對(duì)溫度敏感，多用于溫度傳感器。

3.低溫度系數(shù)振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很小，即使溫度變化很大，它的頻率也基本不變。?

??同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到 0，如果門(mén)周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。斜坡式累加器用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。

主要特性

（1）獨(dú)特的單線接口方式，與單片機(jī)連接時(shí)僅需要一條口線；

（2）測(cè)溫范圍為- 55~ + 125℃，在- 10~ + 85℃范圍內(nèi)精度為±0. 5 ℃；

（3）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9~ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式；

（4）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值；

（5）外圍電路簡(jiǎn)單，使用時(shí)不需要外圍元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3. 0 ~ 5. 5 V 無(wú)需備用電源；

（6）無(wú)需外部元件,獨(dú)特的一線接口,電源和信號(hào)混合在一起；

（7）每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，零功耗等待；

（8）DS18B20 有TO 92、SOIC 及CSP 封裝，其中VDD 為外接供電電源輸入端，GND 為公共地，DQ為數(shù)字信號(hào)輸出端；

（9）適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

部件描述

存儲(chǔ)器---DS18B20的存儲(chǔ)器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個(gè)配置寄存器。存儲(chǔ)器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開(kāi)始用寫(xiě)寄存器的命令寫(xiě)進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來(lái)確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來(lái)將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除RAM中。當(dāng)修改過(guò)寄存器中的數(shù)時(shí)，這個(gè)過(guò)程能確保數(shù)字的完整性。高速暫存器RAM是由8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器組成；用讀寄存器的命令能讀出第九個(gè)字節(jié)，這個(gè)字節(jié)是對(duì)前面的八個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。

64-位光刻ROM---前8位是DS18B20的自身代碼，接下來(lái)的48位為連續(xù)的數(shù)字代碼，最后的8位是對(duì)前56位的CRC校驗(yàn)。64-位的光刻ROM又包括5個(gè)ROM的功能命令：讀ROM，匹配ROM，跳躍ROM，查找ROM和報(bào)警查找。?

外部電源的連---DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源。當(dāng)VDD端口接3.0V—5.5V的電壓時(shí)是使用外部電源；當(dāng)VDD端口接地時(shí)使用了內(nèi)部的寄生電源。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。

配置寄存器---配置不同的位數(shù)來(lái)確定溫度和數(shù)字的轉(zhuǎn)化。可以知道R1，R0是溫度的決定位，由R1，R0的不同組合可以配置為9位，10位，11位，12位的溫度顯示。這樣就可以知道不同的溫度轉(zhuǎn)化位所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化時(shí)間，四種配置的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出廠時(shí)以配置為12位。

溫度的讀取---DS18B20在出廠時(shí)以配置為12位，讀取溫度時(shí)共讀取16位，前5個(gè)位為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。溫度為正時(shí)讀取方法為：將16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制即可。溫度為負(fù)時(shí)讀取方法為：將16進(jìn)制取反后加1，再轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制即可。例：0550H = +85 度，F(xiàn)C90H = -55 度。

使用要點(diǎn)

DS18B20 采用的是單線總線協(xié)議方式，即在一條數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而單片機(jī)硬件上不支持單總線協(xié)議，因此必須采用軟件方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議是序來(lái)完成對(duì)DS18B20 芯片的訪問(wèn)。由于DS18B20 是在一根I/ O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有嚴(yán)格的時(shí)序要求，它有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序: 初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將單片機(jī)作為主設(shè)備，DS18B20 作為從設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求DS18B20 回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。