一、DS18B20器件图

器件图
DS18B20的管脚排列：

GND为电源地；
DQ为数字信号输入／输出端；
VDD为外接供电电源输入端
（在寄生电源接线方式时接地）

二、DS18B20特点

DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：
（ 1 ）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高. DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ （－67 ～＋257℉）；在 -10 ~ + 85°C 范围内，精度为 ± 0.5°C 。
（ 3 ）在使用中不需要任何外围器件。
（ 4 ）持多点组网功能多个 DS18B20 可以并联在唯一的单线上，实现多点测温。
（ 5 ）供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。
（ 6 ）测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。
（ 7 ）负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
（ 8 ）掉电保护功能：DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

三、DS18B20内部结构

主要由4部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的循环冗余校验码（CRC=X^ 8 ＋ X ^ 5＋X^4＋1）。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
内部结构

内部构成

DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 、配置寄存器。
光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。
ROM
DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位二进制形式提供，形式表达，其中S为符号位。

例如：＋125℃的数字输出为07D0H ；-55℃的数字输出为 FC90H。
正温度直接把16进制数转成10进制即得到温度值；
负温度把得到的16进制数取反后加1 再转成10进制数。

其中配置寄存器的格式如下：　低五位一直都是"1"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下图所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）
MSB

四、工作时序

DS18B20 单线通信功能是分时完成的，他有严格的时序概念，如果出现序列混乱， 1-WIRE 器件将不响应主机，因此读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行。根据 DS18B20 的协议规定，微控制器控制 DS18B20 完成温度的转换必须经过以下 4 个步骤：
（１）每次读写前对 DS18B20 进行复位初始化。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500us ，然后释放， DS18B20 收到信号后等待 16us~60us 左右，然后发出60us~240us 的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号后表示复位成功。
（２）发送一条 ROM 指令
ROM指令集
（３）发送存储器指令
存储器指令集
现在我们要做的是让DS18B20进行一次温度的转换，那具体的操作就是：
1、主机先作个复位操作，
2、主机再写跳过ROM的操作（CCH）命令，
3、然后主机接着写个转换温度的操作命令，后面释放总线至少一秒，让DS18B20完成转换的操作。在这里要注意的是每个命令字节在写的时候都是低字节先写，例如CCH的二进制为11001100，在写到总线上时要从低位开始写，写的顺序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。整个操作的总线状态如下图。
DS18B20
读取RAM内的温度数据。同样，这个操作也要接照三个步骤。
1、主机发出复位操作并接收DS18B20的应答（存在）脉冲。
2、主机发出跳过对ROM操作的命令（CCH）。
3、主机发出读取RAM的命令（BEH），随后主机依次读取DS18B20发出的从第0一第8，共九个字节的数据。如果只想读取温度数据，那在读完第0和第1个数据后就不再理会后面DS18B20发出的数据即可。同样读取数据也是低位在前的。整个操作的总线状态如下图：
DS18B20

1.初始化时序

主机首先发出一个480－960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。
作为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480－960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15－60微秒后将总线电平拉低60－240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。
初始化时序

bit Init_DS18B20(void)	
{  
	bit flag;                      //储存DS18B20是否存在的标志，flag=0，存在；flag=1，不存在
    DQ = 1;                        //先将数据线拉高
    for(time=0;time<2;time++) ;    //略微延时约6微秒//再将数据线从高拉低，要求保持480~960us
    DQ = 0;           
    for(time=0;time<200;time++) ;  //略微延时约600微秒//以向DS18B20发出一持续480~960us的低电平复位脉冲 
    DQ = 1;                        //释放数据线（将数据线拉高） 
    for(time=0;time<10;time++) ;   //延时约30us（释放总线后需等待15~60us让DS18B20输出存在脉冲）
    flag=DQ;                       //让单片机检测是否输出了存在脉冲（DQ=0表示存在）      
    for(time=0;time<200;time++) ;  //延时足够长时间，等待存在脉冲输出完毕
    return (flag);                 //返回检测成功标志
}

2.ReadOneChar

对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时序是从主机把单总线拉低之后，在1微秒之后就得释放单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。
ReadOneChar

unsigned char ReadOneChar(void)
 {    
        unsigned char i=0;	
		unsigned char dat;  //储存读出的一个字节数据
		for (i=0;i<8;i++)
		 {
		   DQ =1;       // 先将数据线拉高
		   _nop_();	    //等待一个机器周期	 
		   DQ = 0;      //单片机从DS18B20读书据时,将数据线从高拉低即启动读时序
		   _nop_();     //等待一个机器周期		   
		   DQ = 1;      //将数据线"人为"拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平作准备
		   for(time=0;time<2;time++)  ;      //延时约6us，使主机在15us内采样
		   dat>>=1;
		   if(DQ==1)
		       dat|=0x80;  //如果读到的数据是1，则将1存入dat
		   else
		       dat|=0x00;  //如果读到的数据是0，则将0存入dat 
		   for(time=0;time<15;time++);  //延时3us,两个读时序之间必须有大于1us的恢复期	
	    }	                    
	 return(dat);    //返回读出的十六进制数据
}

2.WriteOneChar

写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。
WriteOneChar

WriteOneChar(unsigned char dat)
{ 
    unsigned char i=0;
	for (i=0; i<8; i++)
	{
		  DQ =1;         // 先将数据线拉高
		  _nop_();	     //等待一个机器周期	 
		  DQ=0;          //将数据线从高拉低时即启动写时序       
		  DQ=dat&0x01;   //利用与运算取出要写的某位二进制数据,
         //并将其送到数据线上等待DS18B20采样	
		 for(time=0;time<10;time++)	;//延时约30us，DS18B20在拉低后的约15~60us期间从数据线上采样
		 DQ=1;          //释放数据线		    
		 for(time=0;time<1;time++);//延时3us,两个写时序间至少需要1us的恢复期
		 dat>>=1;       //将dat中的各二进制位数据右移1位
	}
	for(time=0;time<4;time++); //稍作延时,给硬件一点反应时间
}