封裝與引腳定義

以最常用的 TO-92 封裝為例，DS18B20 的 3 個引腳功能如下：

VDD（引腳 1）：電源端，可接 3.0~5.5V 電壓，在寄生模式下需接地。

DQ（引腳 2）：數(shù)據(jù)輸入 / 輸出端，通過單總線與 MCU 通信，需外接 4.7kΩ 上拉電阻至 VDD，確?？偩€空閑時為高電平。

GND（引腳 3）：接地端，為芯片提供參考地電位。

SOP-8 封裝則增加了 NC（空腳）和其他輔助引腳，但核心功能引腳（VDD、DQ、GND）定義一致，適用于表面貼裝工藝的批量生產(chǎn)。

工作原理：從溫度測量到數(shù)字輸出

DS18B20 的測溫流程可分為溫度采集、A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲三個階段，每個階段由內(nèi)部控制器按指令協(xié)調(diào)工作，最終通過單總線將數(shù)字溫度值傳輸給 MCU。

溫度測量與轉(zhuǎn)換機(jī)制

當(dāng)接收到 “溫度轉(zhuǎn)換” 指令（0x44）后，DS18B20 啟動測溫流程：

傳感單元輸出模擬信號：溫度變化導(dǎo)致 PN 結(jié)正向壓降改變，通過運算放大器放大為 0~1.2V 的模擬電壓（對應(yīng) - 55℃~125℃）。

A/D 轉(zhuǎn)換：16 位 ADC 對模擬電壓進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼（符號位 + 7 位整數(shù)位 + 8 位小數(shù)位，12 位分辨率時小數(shù)位取高 4 位）。例如：

溫度為 + 25.0℃時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 0x00FA（二進(jìn)制 0000 0000 1111 1010），計算為 25.0℃；

溫度為 - 10.125℃時，轉(zhuǎn)換結(jié)果為 0xFFF1（二進(jìn)制 1111 1111 1111 0001），通過補(bǔ)碼運算得 - 10.125℃。

數(shù)據(jù)存儲：轉(zhuǎn)換完成后，16 位結(jié)果存入 RAM 的溫度寄存器（第 2、3 字節(jié)），同時置位內(nèi)部 “轉(zhuǎn)換完成” 標(biāo)志，等待 MCU 讀取。

值得注意的是，A/D 轉(zhuǎn)換的分辨率可通過 “配置寄存器”（RAM 第 4 字節(jié)）調(diào)整。配置寄存器的高 2 位（R1、R0）決定分辨率：

R1=0、R0=0 → 9 位分辨率（溫度增量 0.5℃）

R1=0、R0=1 → 10 位分辨率（溫度增量 0.25℃）

R1=1、R0=0 → 11 位分辨率（溫度增量 0.125℃）

R1=1、R0=1 → 12 位分辨率（溫度增量 0.0625℃，默認(rèn)值）

寄生電源模式的工作原理

在寄生電源模式下，DS18B20 無需外部供電，而是通過 DQ 線獲取能量：

空閑狀態(tài)：DQ 線通過上拉電阻保持高電平（3~5V），芯片內(nèi)部電容（約 800pF）充電儲能。

通信 / 轉(zhuǎn)換階段：當(dāng) DQ 線拉低時，電容放電為芯片供電；轉(zhuǎn)換期間（尤其是 12 位模式需 750ms），MCU 需將 DQ 線強(qiáng)制拉高，確保電容持續(xù)充電，避免因供電不足導(dǎo)致轉(zhuǎn)換失敗。

該模式的優(yōu)勢是減少一根電源線，適合長線測溫（如地下管道測溫），但需注意總線長度不宜超過 50 米，且總線上傳感器數(shù)量不宜過多（通?！?/span>8 個），否則會因負(fù)載過大導(dǎo)致電壓跌落。