DS18B20 作為 Maxim（原 Dallas Semiconductor）推出的單總線數(shù)字溫度傳感器，憑借其獨特的單總線通信方式、寬測量范圍和可級聯(lián)特性，在環(huán)境監(jiān)測、家電控制、工業(yè)測溫等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)模擬溫度傳感器（如 LM35）相比，它無需 A/D 轉(zhuǎn)換電路即可直接輸出數(shù)字信號，大幅簡化了硬件設(shè)計；而單總線（1-Wire）技術(shù)的采用，使多個傳感器可共享一條數(shù)據(jù)線，顯著降低了布線復(fù)雜度。本文將從硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、通信協(xié)議到實際應(yīng)用，全面解析 DS18B20 的技術(shù)細(xì)節(jié)。

硬件結(jié)構(gòu)：高度集成的單芯片設(shè)計

DS18B20 采用 TO-92、SOP-8 等封裝形式，芯片內(nèi)部集成了溫度傳感單元、A/D 轉(zhuǎn)換模塊、非易失性存儲器（ROM 與 RAM）、單總線接口等核心組件，形成一個完整的 “測溫 - 轉(zhuǎn)換 - 通信” 系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計體現(xiàn)了 “最小系統(tǒng)” 理念，僅需外接一個 4.7kΩ 上拉電阻即可工作，適合空間受限的嵌入式場景。

核心功能模塊

溫度傳感單元：基于半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性實現(xiàn)測溫。當(dāng)電流流過 PN 結(jié)時，其正向壓降隨溫度變化呈現(xiàn)線性關(guān)系（約 - 2mV/℃），該單元通過精密電路將這種變化轉(zhuǎn)換為可測量的模擬信號。與傳統(tǒng)熱敏電阻相比，其測溫線性度更高（在 - 10℃~85℃范圍內(nèi)非線性誤差≤0.5℃），且受環(huán)境濕度、振動的影響更小。

16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器：將溫度傳感單元輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。轉(zhuǎn)換器支持 9~12 位分辨率可調(diào)（默認(rèn) 12 位），不同分辨率對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)換時間：9 位為 93.75ms，10 位為 187.5ms，11 位為 375ms，12 位為 750ms。分辨率越高，測量精度越高但耗時越長，用戶可根據(jù)場景需求通過指令配置。

非易失性存儲器：包括 64 位 ROM 和 9 字節(jié) RAM。ROM 存儲唯一的器件地址（8 位家族碼 + 48 位序列號 + 8 位 CRC 校驗碼），確?？偩€上多個傳感器可被唯一識別；RAM 用于臨時存儲溫度數(shù)據(jù)和配置信息（如分辨率設(shè)置），其中第 2、3 字節(jié)為溫度寄存器，保存最新測量結(jié)果。

單總線接口：實現(xiàn)芯片與微控制器（MCU）的通信。接口電路包含電平轉(zhuǎn)換、寄生電源檢測等模塊，支持兩種供電模式：外部電源模式（VDD 引腳接 3.0~5.5V）和寄生電源模式（通過數(shù)據(jù)線獲取供電，VDD 引腳接地），后者特別適合低功耗、布線受限的場景（如遠(yuǎn)程測溫）。