ds18b20温度传感器原理详细解析

DS18B20 是一款单总线数字温度传感器，广泛用于测量温度范围为 -55°C 至 +125°C 的应用中。它的工作原理基于半导体温度传感器的电阻与温度之间的线性关系。
传感元件
DS18B20 中的传感元件是一个金属氧化物半导体 (MOS) 电阻，其电阻值会随着温度的变化而变化。当温度升高时，电阻值减小；当温度降低时，电阻值增加。
信号转换
DS18B20 内部有一个模数转换器 (ADC)，将电阻值转换为数字信号。ADC 的精度为 9 位，这意味着它可以将输入电压分成 2^9 = 512 个离散电平。
1-Wire 接口
DS18B20 使用一个单总线接口进行通信，称为 1-Wire，它仅需要一根线（称为数据线）和一根地线。该接口允许从一个主设备同时连接多达 127 个从设备（例如 DS18B20）。
存储器
DS18B20 具有一个内部存储器，其中存储以下信息：
9 位温度数据寄存器
9 位配置寄存器
8 位序列号
温度测量过程
要测量温度，主设备需要：
1. 将数据线拉低，将传感器置于复位状态。
2. 释放数据线，进入 1-Wire 总线主从模式。
3. 发送 8 位 ROM 命令 (0x33) 以选择 DS18B20。
4. 发送 8 位功能命令 (0x44) 以开始温度转换。
5. 等待转换完成（所需时间取决于转换分辨率）。
6. 发送 8 位读 ROM 命令 (0xBE) 以读取温度数据。
7. 读 9 位温度数据寄存器。
分辨率和精度
DS18B20 具有可编程的分辨率，可以在 9 位、10 位、11 位或 12 位之间选择。更高的分辨率提供了更准确的测量，但会增加转换时间。
在 12 位分辨率下，DS18B20 的精度为 ±0.5°C，在宽温度范围内保持稳定。