1. 设计概述

本方案采用 Maxim Integrated（现 Analog Devices）出品的 DS18B20 数字温度传感器。该传感器通过 1-Wire（单总线） 接口输出数据，具有布线简单、支持多点采集、抗干扰能力强等特点。

核心参数：

• 测温范围： -55C 至 +125C。
• 精度： 在 -10C到 $+85C 范围内为 +-0.5C。
• 分辨率： 9 至 12 位可编程。
• 供电电压： 3.0V 至 5.5V（完美支持 3.3V 和 5V 系统）。

2. 硬件电路设计

由于 DS18B20 是数字传感器，电路设计非常精简，主要关注信号完整性和电源稳定性。

2.1 电路连接原理

• 上拉电阻： 1-Wire 总线是漏极开路结构，必须在数据线（DQ）与电源（VDD）之间接一个 4.7kΩ 的上拉电阻，以确保高电平状态的稳定。
• 去耦电容： 在传感器 VDD 与 GND 之间并联一个 0.1µF 的陶瓷电容，用于滤除高频噪声，防止采样抖动。
• 接口设计： 使用标准的 2.54mm 间距排针（VCC, GND, DATA），方便直接插在面包板或用杜邦线连接 MCU。

原理图

PCB

3D

2.2 接口定义

3. 物料清单 (BOM)

所有器件均选自 DigiKey 官网在售型号，确保可采购性。

4. 软件实现逻辑 (MCU 端)

DS18B20 的通信遵循严格的时序，基本步骤如下：

1. 初始化： MCU 发送复位脉冲，DS18B20 回应存在脉冲。
2. ROM 操作指令： 若只有单个传感器，发送 Skip ROM (0xCC)。
3. 功能指令：
4. • 发送 Convert T (0x44) 启动温度转换。
   • 等待转换完成（12位精度约需 750ms）。
   • 发送 Read Scratchpad (0xBE) 读取结果。
4. 数据转换： 读取到的 16 位二进制补码需乘以 $0.0625$ 得到实际摄氏度值。

5. 设计总结

这款采集板的设计重点在于其极简性

• 稳定性： 通过板载 4.7kΩ 电阻和去耦电容，避免了长导线连接时的信号反射和电源干扰。