ds18b20是一種數(shù)字溫度傳感器，可以將環(huán)境溫度的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。下面從科學(xué)分析和詳細介紹兩個方面，來解釋ds18b20傳感器的工作原理及其原理圖。
一、科學(xué)分析
ds18b20數(shù)字溫度傳感器的工作原理基于熱電效應(yīng)。當(dāng)物體溫度發(fā)生變化時，物體的電阻值也會發(fā)生變化。因此，ds18b20傳感器通過測量熱電效應(yīng)來測量環(huán)境溫度。
ds18b20傳感器的探頭上有一個微小的電阻片，被稱為溫度感應(yīng)器。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，溫度感應(yīng)器的電阻值也會相應(yīng)地改變。ds18b20傳感器使用單線總線協(xié)議從控制器中獲取電力和數(shù)據(jù)，并使用數(shù)字溫度測量技術(shù)將變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。
二、詳細介紹
ds18b20傳感器一般包括一個探頭和一個控制器。探頭帶電阻校準(zhǔn)，可以快速響應(yīng)環(huán)境溫度的變化?？刂破髫撠?zé)將傳感器輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并在需要時向主機報告溫度變化。
ds18b20傳感器使用維爾特(germanium)的溫度相關(guān)特性，可以靈敏地快速響應(yīng)環(huán)境溫度的變化。它內(nèi)部集成了一個16bit的固定增益adc（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），以將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式輸出。傳感器支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包括dqlp（1-wire）協(xié)議。由于ds18b20采用單個控制線進行通信，因此可以大大減少系統(tǒng)的硬件成本和復(fù)雜度。
下圖是ds18b20傳感器的原理圖：
```
+-----------+
| vcc +----+
| | |
| gnd +----|---->
| | |
|data +----+
+-----------+
```
其中，vcc和gnd是傳感器的電源連接，data是傳感器的數(shù)據(jù)連接。
接地（gnd）和電源（vcc）針腳必須與微控制器的電源連接。傳感器的數(shù)據(jù)線連接到微控制器的任何輸入腳。在使用一個數(shù)據(jù)線的總線協(xié)議（如1-wire）進行通信時，可以通過同一線路連接多個ds18b20傳感器。
傳感器每次測量采集溫度時，需要向傳感器發(fā)送一個控制信號，并等待傳感器返回測量結(jié)果。微控制器可以使用復(fù)雜的通信協(xié)議，比如dqlp協(xié)議，與傳感器進行通信，控制傳感器開始測量或者發(fā)送測量結(jié)果到主機。
三、結(jié)論
ds18b20傳感器是一款高精度數(shù)字溫度傳感器。其工作原理基于熱電效應(yīng)，通過測量溫度感應(yīng)器的電阻變化，將傳感器輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。安裝和使用ds18b20傳感器非常方便，只需要一個數(shù)據(jù)線就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的溫度測量和控制。這種傳感器的應(yīng)用非常廣泛，比如環(huán)境監(jiān)測、制冷、恒溫控制、氣象測量等領(lǐng)域。