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DS18B20+PAR

器件型号:DS18B20+PAR
厂商名称:Maxim Integrated
厂商官网:https://www.maximintegrated.com/en.html
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DS18B20+PAR器件文档内容

  www.maxim-ic.com                                                            DS18B20-PARGND
                                                                   1-Wire Parasite-PowerDQ
FEATURES                                                                    NC
                                                                      Digital Thermometer
Unique 1-Wire interface requires only one
    port pin for communication                             PIN ASSIGNMENT

Derives power from data line ("parasite                                          DALLAS
    power")--does not need a local power supply                                    18B20P
                                                                                    123
Multi-drop capability simplifies distributed
    temperature sensing applications                                                    12 3

Requires no external components                                                     (BOTTOM VIEW)
0.5C accuracy from 10C to +85C
Measures temperatures from 55C to                                           TO-92
                                                                          (DS18B20-PAR)
    +100C (67F to +212F)
Thermometer resolution is user-selectable                PIN DESCRIPTION

    from 9 to 12 bits                                      GND - Ground
Converts temperature to 12-bit digital word in           DQ - Data In/Out
                                                           NC - No Connect
    750 ms (max.)
Userdefinable non-volatile temperature

    alarm settings
Alarm search command identifies and

    addresses devices whose temperature is
    outside of programmed limits (temperature
    alarm condition)
Software compatible with the DS1822-PAR
Ideal for use in remote sensing applications
    (e.g., temperature probes) that do not have a
    local power source

DESCRIPTION

The DS18B20-PAR digital thermometer provides 9 to 12bit centigrade temperature measurements and
has an alarm function with nonvolatile user-programmable upper and lower trigger points. The
DS18B20-PAR does not need an external power supply because it derives power directly from the data
line ("parasite power"). The DS18B20-PAR communicates over a 1-Wire bus, which by definition
requires only one data line (and ground) for communication with a central microprocessor. It has an
operating temperature range of 55C to +100C and is accurate to 0.5C over a range of 10C to
+85C.

Each DS18B20-PAR has a unique 64-bit identification code, which allows multiple DS18B20-PARs to
function on the same 1wire bus; thus, it is simple to use one microprocessor to control many DS18B20-
PARs distributed over a large area. Applications that can benefit from this feature include HVAC
environmental controls, temperature monitoring systems inside buildings, equipment or machinery, and
process monitoring and control systems.

1-Wire is a registered trademark of Dallas Semiconductor.  1 of 19              101207
                                                                 DS18B20-PAR

DETAILED PIN DESCRIPTIONS Table 1

PIN SYMBOL                               DESCRIPTION

1           GND Ground.

2           DQ Data Input/Output pin. Open-drain 1-Wire interface pin. Also provides power

            to the device when used in parasite power mode (see "Parasite Power" section.)

3           NC No Connect. Doesn't connect to internal circuit.

OVERVIEW

The DS18B20-PAR uses Dallas' exclusive 1-Wire bus protocol that implements bus communication
using one control signal. The control line requires a weak pullup resistor since all devices are linked to
the bus via a 3-state or open-drain port (the DQ pin in the case of the DS18B20-PAR). In this bus
system, the microprocessor (the master device) identifies and addresses devices on the bus using each
device's unique 64-bit code. Because each device has a unique code, the number of devices that can be
addressed on one bus is virtually unlimited. The 1-Wire bus protocol, including detailed explanations of
the commands and "time slots," is covered in the 1-WIRE BUS SYSTEM section of this datasheet.

An important feature of the DS18B20-PAR is its ability to operate without an external power supply.
Power is instead supplied through the 1-Wire pullup resistor via the DQ pin when the bus is high. The
high bus signal also charges an internal capacitor (CPP), which then supplies power to the device when the
bus is low. This method of deriving power from the 1-Wire bus is referred to as "parasite power."

Figure 1 shows a block diagram of the DS18B20-PAR, and pin descriptions are given in Table 1. The
64-bit ROM stores the device's unique serial code. The scratchpad memory contains the 2-byte
temperature register that stores the digital output from the temperature sensor. In addition, the scratchpad
provides access to the 1-byte upper and lower alarm trigger registers (TH and TL). The TH and TL
registers are nonvolatile (EEPROM), so they will retain their data when the device is powered down.

DS18B20-PAR BLOCK DIAGRAM Figure 1

         VPU

4.7K        PARASITE POWER               DS18B20-PAR MEMORY CONTROL
                   CIRCUIT                        LOGIC
        DQ

              INTERNAL VDD  64-BIT ROM   SCRATCHPAD               TEMPERATURE SENSOR
            CPP                  AND
                                                                 ALARM HIGH TRIGGER (TH)
                            1-wire PORT                              REGISTER (EEPROM)

   GND                                                           ALARM LOW TRIGGER (TL)
                                                                     REGISTER (EEPROM)

                                                                 CONFIGURATION REGISTER
                                                                              (EEPROM)

                                                                     8-BIT CRC GENERATOR

                            2 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

PARASITE POWER

The DS18B20-PAR's parasite power circuit allows the DS18B20-PAR to operate without a local external
power supply. This ability is especially useful for applications that require remote temperature sensing or
that are very space constrained. Figure 1 shows the DS18B20-PAR's parasite-power control circuitry,
which "steals" power from the 1-Wire bus via the DQ pin when the bus is high. The stolen charge
powers the DS18B20-PAR while the bus is high, and some of the charge is stored on the parasite power
capacitor (CPP) to provide power when the bus is low.

The 1-Wire bus and CPP can provide sufficient parasite power to the DS18B20-PAR for most operations
as long as the specified timing and voltage requirements are met (refer to the DC ELECTRICAL
CHARACTERISTICS and the AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS sections of this data sheet).
However, when the DS18B20-PAR is performing temperature conversions or copying data from the
scratchpad memory to EEPROM, the operating current can be as high as 1.5 mA. This current can cause
an unacceptable voltage drop across the weak 1-Wire pullup resistor and is more current than can be
supplied by CPP. To assure that the DS18B20-PAR has sufficient supply current, it is necessary to
provide a strong pullup on the 1-Wire bus whenever temperature conversions are taking place or data is
being copied from the scratchpad to EEPROM. This can be accomplished by using a MOSFET to pull
the bus directly to the rail as shown in Figure 2. The 1-Wire bus must be switched to the strong pullup
within 10 s (max) after a Convert T [44h] or Copy Scratchpad [48h] command is issued, and the bus
must be held high by the pullup for the duration of the conversion (tconv) or data transfer (twr = 10 ms).
No other activity can take place on the 1-Wire bus while the pullup is enabled.

SUPPLYING THE DS18B20-PAR DURING TEMPERATURE CONVERSIONS
Figure 2

                                                                    VPU

           VPU                    DS18B20-PAR
                4.7K
                                    GND DQ

Micro-
processor

                      1-Wire Bus               To Other
                                               1-Wire Devices

OPERATION MEASURING TEMPERATURE

The core functionality of the DS18B20-PAR is its direct-to-digital temperature sensor. The resolution of
the temperature sensor is user-configurable to 9, 10, 11, or 12 bits, which corresponds to increments of
0.5C, 0.25C, 0.125C, and 0.0625C, respectively. The default resolution at power-up is 12-bit.

The DS18B20-PAR powers-up in a low-power idle state; to initiate a temperature measurement and A-to-
D conversion, the master must issue a Convert T [44h] command. Following the conversion, the
resulting thermal data is stored in the 2-byte temperature register in the scratchpad memory and the
DS18B20-PAR returns to its idle state. The DS18B20-PAR output data is calibrated in degrees
centigrade; for Fahrenheit applications, a lookup table or conversion routine must be used. The
temperature data is stored as a 16-bit sign-extended two's complement number in the temperature register
(see Figure 3). The sign bits (S) indicate if the temperature is positive or negative: for positive numbers S
= 0 and for negative numbers S = 1. If the DS18B20-PAR is configured for 12-bit resolution, all bits in
the temperature register will contain valid data. For 11-bit resolution, bit 0 is undefined. For 10-bit

                                                                        3 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

resolution, bits 1 and 0 are undefined, and for 9-bit resolution bits 2, 1 and 0 are undefined. Table 2 gives
examples of digital output data and the corresponding temperature reading for 12-bit resolution
conversions.

TEMPERATURE REGISTER FORMAT Figure 3

         bit 7          bit 6          bit 5          bit 4           bit 3          bit 2          bit 1         bit 0

LS Byte  23             22             21             20              2-1            2-2            2-3           2-4

         bit 15         bit 14         bit 13         bit 12          bit 11         bit 10         bit 9         bit 8

MS Byte S                    S         S              S               S              26             25            24

TEMPERATURE/DATA RELATIONSHIP Table 2

         TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT DIGITAL OUTPUT

                                                   (Binary)                          (Hex)

                 +85C*                0000 0101 0101 0000                           0550h

                 +25.0625C            0000 0001 1001 0001                           0191h

                 +10.125C             0000 0000 1010 0010                           00A2h

                 +0.5C                0000 0000 0000 1000                           0008h

                        0C            0000 0000 0000 0000                           0000h

                     -0.5C            1111 1111 1111 1000                           FFF8h

                 -10.125C             1111 1111 0101 1110                           FF5Eh

                 -25.0625C            1111 1110 0110 1111                           FE6Fh

                     -55C             1111 1100 1001 0000                           FC90h

         *The power-on reset value of the temperature register is +85C

OPERATION ALARM SIGNALING

After the DS18B20-PAR performs a temperature conversion, the temperature value is compared to the
user-defined two's complement alarm trigger values stored in the 1-byte TH and TL registers (see Figure
4). The sign bit (S) indicates if the value is positive or negative: for positive numbers S = 0 and for
negative numbers S = 1. The TH and TL registers are nonvolatile (EEPROM) so they will retain data
when the device is powered down. TH and TL can be accessed through bytes 2 and 3 of the scratchpad as
explained in the MEMORY section of this datasheet.

TH AND TL REGISTER FORMAT Figure 4

bit 7            bit 6          bit 5          bit 4           bit 3          bit 2          bit 1         bit 0

S                26             25             24              23             22             21            20

Only bits 11 through 4 of the temperature register are used in the TH and TL comparison since TH and TL
are 8-bit registers. If the result of a temperature measurement is higher than or equal to TH or lower than
or equal to TL, an alarm condition exists and an alarm flag is set inside the DS18B20-PAR. This flag is
updated after every temperature measurement; therefore, if the alarm condition goes away, the flag will
be turned off after the next temperature conversion.

                                                      4 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

The master device can check the alarm flag status of all DS DS18B20-PARs on the bus by issuing an
Alarm Search [ECh] command. Any DS18B20-PARs with a set alarm flag will respond to the command,
so the master can determine exactly which DS18B20-PARs have experienced an alarm condition. If an
alarm condition exists and the TH or TL settings have changed, another temperature conversion should be
done to validate the alarm condition.

64-BIT LASERED ROM CODE

Each DS18B20-PAR contains a unique 64bit code (see Figure 5) stored in ROM. The least significant 8
bits of the ROM code contain the DS18B20-PAR's 1wire family code: 28h. The next 48 bits contain a
unique serial number. The most significant 8 bits contain a cyclic redundancy check (CRC) byte that is
calculated from the first 56 bits of the ROM code. A detailed explanation of the CRC bits is provided in
the CRC GENERATION section. The 64bit ROM code and associated ROM function control logic
allow the DS18B20-PAR to operate as a 1wire device using the protocol detailed in the 1-WIRE BUS
SYSTEM section of this datasheet.

64-BIT LASERED ROM CODE Figure 5

     8-BIT CRC  48-BIT SERIAL NUMBER  8-BIT FAMILY CODE (28h)

MSB             LSB MSB           LSB MSB  LSB

MEMORY

The DS18B20-PAR's memory is organized as shown in Figure 6. The memory consists of an SRAM
scratchpad with nonvolatile EEPROM storage for the high and low alarm trigger registers (TH and TL)
and configuration register. Note that if the DS18B20-PAR alarm function is not used, the TH and TL
registers can serve as general-purpose memory. All memory commands are described in detail in the
DS18B20-PAR FUNCTION COMMANDS section.

Byte 0 and byte 1 of the scratchpad contain the LSB and the MSB of the temperature register,
respectively. These bytes are read-only. Bytes 2 and 3 provide access to TH and TL registers. Byte 4
contains the configuration register data, which is explained in detail in the CONFIGURATION
REGISTER section of this datasheet. Bytes 5, 6 and 7 are reserved for internal use by the device and
cannot be overwritten.

Byte 8 of the scratchpad is read-only and contains the cyclic redundancy check (CRC) code for bytes 0
through 7 of the scratchpad. The DS18B20-PAR generates this CRC using the method described in the
CRC GENERATION section.

Data is written to bytes 2, 3, and 4 of the scratchpad using the Write Scratchpad [4Eh] command, and the
data must be transmitted to the DS18B20-PAR starting with the least significant bit of byte 2. To verify
data integrity, the scratchpad can be read (using the Read Scratchpad [BEh] command) after the data is
written. When reading the scratchpad, data is transferred over the 1-Wire bus starting with the least
significant bit of byte 0. To transfer the TH, TL and configuration data from the scratchpad to EEPROM,
the master must issue the Copy Scratchpad [48h] command.

Data in the EEPROM registers is retained when the device is powered down; at power-up the EEPROM
data is reloaded into the corresponding scratchpad locations. Data can also be reloaded from EEPROM
to the scratchpad at any time using the Recall E2 [B8h] command. The master can issue "read time slots"
(see the 1-WIRE BUS SYSTEM section) following the Recall E2 command and the DS18B20-PAR will
indicate the status of the recall by transmitting 0 while the recall is in progress and 1 when the recall is
done.

                         5 of 19
DS18B20-PAR MEMORY MAP Figure 6                                                                                   DS18B20-PAR

                       SCRATCHPAD (Power-up State)                                     EEPROM
             byte 0 Temperature LSB (50h)                                     TH Register or User Byte 1
                                                                              TL Register or User Byte 2
                                                          (85C)
             byte 1 Temperature MSB (05h)                                       Configuration Register
             byte 2 TH Register or User Byte 1*
             byte 3 TL Register or User Byte 2*
             byte 4 Configuration Register*
             byte 5 Reserved (FFh)
             byte 6 Reserved
             byte 7 Reserved (10h)
             byte 8 CRC*

                       *Power-up state depends on value(s) stored

                             in EEPROM

CONFIGURATION REGISTER

Byte 4 of the scratchpad memory contains the configuration register, which is organized as illustrated in
Figure 7. The user can set the conversion resolution of the DS18B20-PAR using the R0 and R1 bits in
this register as shown in Table 3. The power-up default of these bits is R0 = 1 and R1 = 1 (12-bit
resolution). Note that there is a direct tradeoff between resolution and conversion time. Bit 7 and bits 0-4
in the configuration register are reserved for internal use by the device and cannot be overwritten.

CONFIGURATION REGISTER Figure 7

bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0

   0 R1 R0 1                                                       1  1       1  1

THERMOMETER RESOLUTION CONFIGURATION Table 3

R1 R0  Resolution                Max Conversion Time
           9-bit
0  0      10-bit                                                   93.75 ms      (tCONV/8)
          11-bit
0  1      12-bit                                                   187.5 ms      (tCONV/4)

1  0                                                                  375 ms     (tCONV/2)

1  1                                                                  750 ms     (tCONV)

CRC GENERATION

CRC bytes are provided as part of the DS18B20-PAR's 64-bit ROM code and in the 9th byte of the
scratchpad memory. The ROM code CRC is calculated from the first 56 bits of the ROM code and is
contained in the most significant byte of the ROM. The scratchpad CRC is calculated from the data
stored in the scratchpad, and therefore it changes when the data in the scratchpad changes. The CRCs
provide the bus master with a method of data validation when data is read from the DS18B20-PAR. To
verify that data has been read correctly, the bus master must re-calculate the CRC from the received data

                                                                        6 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

and then compare this value to either the ROM code CRC (for ROM reads) or to the scratchpad CRC (for
scratchpad reads). If the calculated CRC matches the read CRC, the data has been received error free. The
comparison of CRC values and the decision to continue with an operation are determined entirely by the
bus master. There is no circuitry inside the DS18B20-PAR that prevents a command sequence from
proceeding if the DS18B20-PAR CRC (ROM or scratchpad) does not match the value generated by the
bus master.

The equivalent polynomial function of the CRC (ROM or scratchpad) is: CRC = X8 + X5 + X4 + 1

The bus master can re-calculate the CRC and compare it to the CRC values from the DS18B20-PAR
using the polynomial generator shown in Figure 8. This circuit consists of a shift register and XOR gates,
and the shift register bits are initialized to 0. Starting with the least significant bit of the ROM code or the
least significant bit of byte 0 in the scratchpad, one bit at a time should shifted into the shift register.
After shifting in the 56th bit from the ROM or the most significant bit of byte 7 from the scratchpad, the
polynomial generator will contain the re-calculated CRC. Next, the 8-bit ROM code or scratchpad CRC
from the DS18B20-PAR must be shifted into the circuit. At this point, if the re-calculated CRC was
correct, the shift register will contain all 0s. Additional information about the Dallas 1-Wire cyclic
redundancy check is available in Application Note 27 entitled "Understanding and Using Cyclic
Redundancy Checks with Dallas Semiconductor Touch Memory Products."

CRC GENERATOR Figure 8                   INPUT

                        XOR  XOR         XOR

(MSB)                             (LSB)

1-WIRE BUS SYSTEM

The 1-Wire bus system uses a single bus master to control one or more slave devices. The DS18B20-
PAR is always a slave. When there is only one slave on the bus, the system is referred to as a "single-
drop" system; the system is "multi-drop" if there are multiple slaves on the bus.
All data and commands are transmitted least significant bit first over the 1-Wire bus.

The following discussion of the 1-Wire bus system is broken down into three topics: hardware
configuration, transaction sequence, and 1-Wire signaling (signal types and timing).

HARDWARE CONFIGURATION

The 1-Wire bus has by definition only a single data line. Each device (master or slave) interfaces to the
data line via an open drain or 3state port. This allows each device to "release" the data line when the
device is not transmitting data so the bus is available for use by another device. The 1-Wire port of the
DS18B20-PAR (the DQ pin) is open drain with an internal circuit equivalent to that shown in Figure 9.

The 1-Wire bus requires an external pullup resistor of approximately 5 k; thus, the idle state for the 1-
Wire bus is high. If for any reason a transaction needs to be suspended, the bus MUST be left in the idle
state if the transaction is to resume. Infinite recovery time can occur between bits so long as the 1-Wire
bus is in the inactive (high) state during the recovery period. If the bus is held low for more than 480 s,
all components on the bus will be reset. In addition, to assure that the DS18B20-PAR has sufficient
supply current during temperature conversions, it is necessary to provide a strong pullup (such as a
MOSFET) on the 1-Wire bus whenever temperature conversions or EEPROM writes are taking place (as
described in the PARASITE POWER section).

                                                                        7 of 19
                                                          DS18B20-PAR

HARDWARE CONFIGURATION Figure 9

                                               VPU

   Micro-                  VPU                           DS18B20-PAR 1-WIRE PORT
processor  Strong
            Pullup                                  DQ
RX                                                  Pin
                     4.7K
TX                                                                                               RX
                                1-wire bus

                                                    5 A          TX
                                                    Typ.
                                                            100
                                                          MOSFET

            RX = RECEIVE
            TX = TRANSMIT

TRANSACTION SEQUENCE

The transaction sequence for accessing the DS18B20-PAR is as follows:

Step 1. Initialization

Step 2. ROM Command (followed by any required data exchange)

Step 3. DS18B20-PAR Function Command (followed by any required data exchange)

It is very important to follow this sequence every time the DS18B20-PAR is accessed, as the DS18B20-
PAR will not respond if any steps in the sequence are missing or out of order. Exceptions to this rule are
the Search ROM [F0h] and Alarm Search [ECh] commands. After issuing either of these ROM
commands, the master must return to Step 1 in the sequence.

INITIALIZATION

All transactions on the 1-Wire bus begin with an initialization sequence. The initialization sequence
consists of a reset pulse transmitted by the bus master followed by presence pulse(s) transmitted by the
slave(s). The presence pulse lets the bus master know that slave devices (such as the DS18B20-PAR) are
on the bus and are ready to operate. Timing for the reset and presence pulses is detailed in the
1-WIRE SIGNALING section.

ROM COMMANDS

After the bus master has detected a presence pulse, it can issue a ROM command. These commands
operate on the unique 64bit ROM codes of each slave device and allow the master to single out a
specific device if many are present on the 1-Wire bus. These commands also allow the master to
determine how many and what types of devices are present on the bus or if any device has experienced an
alarm condition. There are five ROM commands, and each command is 8 bits long. The master device
must issue an appropriate ROM command before issuing a DS18B20-PAR function command. A
flowchart for operation of the ROM commands is shown in Figure 10.

SEARCH ROM [F0h]
When a system is initially powered up, the master must identify the ROM codes of all slave devices on
the bus, which allows the master to determine the number of slaves and their device types. The master
learns the ROM codes through a process of elimination that requires the master to perform a Search ROM

                                                                        8 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

cycle (i.e., Search ROM command followed by data exchange) as many times as necessary to identify all
of the slave devices. If there is only one slave on the bus, the simpler Read ROM command (see below)
can be used in place of the Search ROM process. For a detailed explanation of the Search ROM
procedure, refer to the iButton Book of Standards at www.ibutton.com/ibuttons/standard.pdf. After
every Search ROM cycle, the bus master must return to Step 1 (Initialization) in the transaction sequence.

READ ROM [33h]
This command can only be used when there is one slave on the bus. It allows the bus master to read the
slave's 64-bit ROM code without using the Search ROM procedure. If this command is used when there
is more than one slave present on the bus, a data collision will occur when all the slaves attempt to
respond at the same time.

MATCH ROM [55h]
The match ROM command followed by a 64bit ROM code sequence allows the bus master to address a
specific slave device on a multi-drop or single-drop bus. Only the slave that exactly matches the 64bit
ROM code sequence will respond to the function command issued by the master; all other slaves on the
bus will wait for a reset pulse.

SKIP ROM [CCh]
The master can use this command to address all devices on the bus simultaneously without sending out
any ROM code information. For example, the master can make all DS18B20-PARs on the bus perform
simultaneous temperature conversions by issuing a Skip ROM command followed by a Convert T [44h]
command. Note, however, that the Skip ROM command can only be followed by the Read Scratchpad
[BEh] command when there is one slave on the bus. This sequence saves time by allowing the master to
read from the device without sending its 64bit ROM code. This sequence will cause a data collision on
the bus if there is more than one slave since multiple devices will attempt to transmit data simultaneously.

ALARM SEARCH [ECh]
The operation of this command is identical to the operation of the Search ROM command except that
only slaves with a set alarm flag will respond. This command allows the master device to determine if
any DS18B20-PARs experienced an alarm condition during the most recent temperature conversion.
After every Alarm Search cycle (i.e., Alarm Search command followed by data exchange), the bus master
must return to Step 1 (Initialization) in the transaction sequence. Refer to the OPERATION ALARM
SIGNALING section for an explanation of alarm flag operation.

DS18B20-PAR FUNCTION COMMANDS

After the bus master has used a ROM command to address the DS18B20-PAR with which it wishes to
communicate, the master can issue one of the DS18B20-PAR function commands. These commands
allow the master to write to and read from the DS18B20-PAR's scratchpad memory, initiate temperature
conversions and determine the power supply mode. The DS18B20-PAR function commands, which are
described below, are summarized in Table 4 and illustrated by the flowchart in Figure 11.

CONVERT T [44h]
This command initiates a single temperature conversion. Following the conversion, the resulting thermal
data is stored in the 2-byte temperature register in the scratchpad memory and the DS18B20-PAR returns
to its low-power idle state. Within 10 s (max) after this command is issued the master must enable a
strong pullup on the 1-Wire bus for the duration of the conversion (tconv) as described in the PARASITE
POWER section.

WRITE SCRATCHPAD [4Eh]

This command allows the master to write 3 bytes of data to the DS18B20-PAR's scratchpad. The first

data byte is written into the TH register (byte 2 of the scratchpad), the second byte is written into the TL
register (byte 3), and the third byte is written into the configuration register (byte 4). Data must be

iButton is a registered trademark of Dallas Semiconductor.  9 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

transmitted least significant bit first. All three bytes MUST be written before the master issues a reset, or
the data may be corrupted.

READ SCRATCHPAD [BEh]
This command allows the master to read the contents of the scratchpad. The data transfer starts with the
least significant bit of byte 0 and continues through the scratchpad until the 9th byte (byte 8 CRC) is
read. If only part of the scratchpad contents is required, the master may issue a reset to terminate reading
at any time.

COPY SCRATCHPAD [48h]
This command copies the contents of the scratchpad TH, TL and configuration registers (bytes 2, 3 and 4)
to EEPROM. Within 10 s (max) after this command is issued the master must enable a strong pullup on
the 1-Wire bus for at least 10 ms as described in the PARASITE POWER section.

RECALL E2 [B8h]
This command recalls the alarm trigger values (TH and TL) and configuration data from EEPROM and
places the data in bytes 2, 3, and 4, respectively, in the scratchpad memory. The master device can issue
"read time slots" (see the 1-WIRE BUS SYSTEM section) following the Recall E2 command and the
DS18B20-PAR will indicate the status of the recall by transmitting 0 while the recall is in progress and
1 when the recall is done. The recall operation happens automatically at power-up, so valid data is
available in the scratchpad as soon as power is applied to the device.

DS18B20-PAR Function Command Set Table 4

                                                                   1-Wire Bus Activity

Command    Description                                  Protocol After Command is Issued Notes

           TEMPERATURE CONVERSION COMMANDS

Convert T  Initiates temperature                              44h  None                        1

           conversion.

                        MEMORY COMMANDS

Read Scratchpad Reads the entire scratchpad                   BEh DS18B20-PAR transmits up 2

           including the CRC byte.                                 to 9 data bytes to master.

Write Scratchpad Writes data into scratchpad                  4Eh  Master transmits 3 data     3

           bytes 2, 3, and 4 (TH, TL, and                          bytes to DS18B20-PAR.
           configuration registers).

Copy Scratchpad Copies TH, TL, and                            48h  None                        1

           configuration register data from

           the scratchpad to EEPROM.

Recall E2  Recalls TH, TL, and                                B8h  DS18B20-PAR transmits
                                                                    recall status to master.
           configuration register data from

           EEPROM to the scratchpad.

NOTES:

1. The master must enable a strong pullup on the 1-Wire bus during temperature conversions and copies

from the scratchpad to EEPROM. No other bus activity may take place during this time.

2. The master can interrupt the transmission of data at any time by issuing a reset.

3. All three bytes must be written before a reset is issued.

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                                                                                                           DS18B20-PAR

ROM COMMANDS FLOW CHART Figure 10

                Initialization       MASTER TX
                Sequence           RESET PULSE

                                   DS18B20-PAR

                                   TX PRESENCE
                                        PULSE

                                   MASTER TX ROM
                                       COMMAND

     33h        N        55h              N       F0h               N   ECh           N          CCh       N
READ ROM           MATCH ROM
                                                  SEARCH ROM            ALARM SEARCH             SKIP ROM

COMMAND            COMMAND                        COMMAND               COMMAND                  COMMAND

Y                               Y                      Y                     Y                   Y

                   MASTER TX
                        BIT 0

                                                  DS18B20-PAR TX BIT 0  DS18B20-PAR TX BIT 0
                                                  DS18B20-PAR TX BIT 0  DS18B20-PAR TX BIT 0

                                                     MASTER TX BIT 0       MASTER TX BIT 0

DS18B20-PAR TX                         N        N                       DEVICE(S)             N
FAMILY CODE         BIT 0                                   BIT 0
      1 BYTE       MATCH?                                               WITH ALARM
                                                           MATCH?
DS18B20-PAR TX              Y                                           FLAG SET?
SERIAL NUMBER                                              Y
                                                                        Y
      6 BYTES
                   MASTER TX                      DS18B20-PAR TX BIT 1
DS18B20-PAR TX         BIT 1                      DS18B20-PAR TX BIT 1
    CRC BYTE
                                                     MASTER TX BIT 1

                                       N         N
                       BIT 1                                 BIT 1
                     MATCH?
                                                          MATCH?
                            Y                                        Y

                   MASTER TX                    DS18B20-PAR TX BIT 63
                      BIT 63                    DS18B20-PAR TX BIT 63

                                      N            MASTER TX BIT 63
                      BIT 63
                    MATCH?                       N
                                                             BIT 63
                             Y
                                                           MATCH?

                                                          Y

                                                MASTER TX
                                                 FUNCTION
                                                COMMAND
                                                (FIGURE 11)

                                                     11 of 19
                                                                                                 DS18B20-PAR

DS18B20-PAR FUNCTION COMMANDS FLOW CHART Figure 11

MASTER TX                     44h       N                               48h              N
FUNCTION
                              CONVERT                                   COPY
COMMAND
                           TEMPERATURE                                  SCRATCHPAD

                              ?                                         ?

                                 Y                                           Y

                           MASTER ENABLES                                   MASTER ENABLES
                      STRONG PULLUP ON DQ                               STRONG PULL-UP ON DQ

                      DS18B20-PAR CONVERTS                                  DATA COPIED FROM
                             TEMPERATURE                                SCRATCHPAD TO EEPROM

                          MASTER DISABLES                               MASTER DISABLES
                            STRONG PULLUP                                STRONG PULLUP

N          B8h                              N              BEh                           4Eh

           RECALL E2                                       READ         N                WRITE

              ?                                SCRATCHPAD                       SCRATCHPAD

                                                           ?                             ?

                 Y                                              Y                             Y

                                               MASTER RX DATA BYTE           MASTER TX TH BYTE
                                                 FROM SCRATCHPAD              TO SCRATCHPAD

MASTER BEGINS DATA
RECALL FROM E2 PROM

                                                                             MASTER TX TL BYTE
                                                                              TO SCRATCHPAD

                                                           MASTER    Y

                                                           TX RESET
                                                                 ?

                  DEVICE   N                                  N         MASTER TX CONFIG. BYTE
           BUSY RECALLING                                                     TO SCRATCHPAD

           DATA

              ?

           Y                                N
                                                     HAVE 8 BYTES
           MASTER             MASTER                   BEEN READ
            RX "0s"            RX "1s"                         ?

                                                                  Y

                                            MASTER RX SCRATCHPAD
                                                       CRC BYTE

                                 RETURN TO INITIALIZATION
                                 SEQUENCE (FIGURE 10) FOR

                                       NEXT TRANSACTION

                                                12 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

1-WIRE SIGNALING

The DS18B20-PAR uses a strict 1-Wire communication protocol to insure data integrity. Several signal
types are defined by this protocol: reset pulse, presence pulse, write 0, write 1, read 0, and read 1. All of
these signals, with the exception of the presence pulse, are initiated by the bus master.

INITIALIZATION PROCEDURE: RESET AND PRESENCE PULSES

All communication with the DS18B20-PAR begins with an initialization sequence that consists of a reset
pulse from the master followed by a presence pulse from the DS18B20-PAR. This is illustrated in
Figure 12. When the DS18B20-PAR sends the presence pulse in response to the reset, it is indicating to
the master that it is on the bus and ready to operate.
During the initialization sequence the bus master transmits (TX) the reset pulse by pulling the 1-Wire bus
low for a minimum of 480 s. The bus master then releases the bus and goes into receive mode (RX).
When the bus is released, the 5k pullup resistor pulls the 1-Wire bus high. When the DS18B20-PAR
detects this rising edge, it waits 1560 s and then transmits a presence pulse by pulling the 1-Wire bus
low for 60240 s.

INITIALIZATION TIMING Figure 12

            MASTER TX RESET PULSE                    MASTER RX
                   480 s minimum
                                                 480 s minimum
                          DS18B20-PAR
                          waits 15-60 s  DS18B20-PAR TX
                                          presence pulse

                                              60-240 s

VPU
1-WIRE BUS
GND

            LINE TYPE LEGEND
                         Bus master pulling low

                         DS18B20-PAR pulling low

                         Resistor pullup

READ/WRITE TIME SLOTS

The bus master writes data to the DS18B20-PAR during write time slots and reads data from the
DS18B20-PAR during read time slots. One bit of data is transmitted over the 1-Wire bus per time slot.

WRITE TIME SLOTS

There are two types of write time slots: "Write 1" time slots and "Write 0" time slots. The bus master
uses a Write 1 time slot to write a logic 1 to the DS18B20-PAR and a Write 0 time slot to write a logic 0
to the DS18B20-PAR. All write time slots must be a minimum of 60 s in duration with a minimum of a
1 s recovery time between individual write slots. Both types of write time slots are initiated by the
master pulling the 1-Wire bus low (see Figure 13).

To generate a Write 1 time slot, after pulling the 1-Wire bus low, the bus master must release the 1-Wire
bus within 15 s. When the bus is released, the 5k pullup resistor will pull the bus high. To generate a
Write 0 time slot, after pulling the 1-Wire bus low, the bus master must continue to hold the bus low for
the duration of the time slot (at least 60 s).

                                                                        13 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

The DS18B20-PAR samples the 1-Wire bus during a window that lasts from 15 s to 60 s after the
master initiates the write time slot. If the bus is high during the sampling window, a 1 is written to the
DS18B20-PAR. If the line is low, a 0 is written to the DS18B20-PAR.

READ/WRITE TIME SLOT TIMING DIAGRAM Figure 13

START                                                         START
OF SLOT                                                       OF SLOT

                  MASTER WRITE "0" SLOT                                            MASTER WRITE "1" SLOT

                  60 s < TX "0" < 120                                   1 s < TREC <

                                                                                   > 1 s

VPU
1-WIRE BUS
GND

                  DS18B20-PAR samples                               DS18B20-PAR samples

                  MIN   TYP                            MAX          MIN   TYP                             MAX

            15 s  15 s                 30 s                   15 s  15 s               30 s

                  MASTER READ "0" SLOT                                MASTER READ "1" SLOT

VPU                                                            1 s < TREC <
1-WIRE BUS
GND               Master samples                       > 1 s        Master samples
                                45 s
     > 1 s

            15 s                                              15 s

                  LINE TYPE LEGEND                            DS18B20-PAR pulling low
                               Bus master pulling low

                               Resistor pullup

READ TIME SLOTS

The DS18B20-PAR can only transmit data to the master when the master issues read time slots.
Therefore, the master must generate read time slots immediately after issuing a Read Scratchpad [BEh]
command, so that the DS18B20-PAR can provide the requested data. In addition, the master can generate
read time slots after issuing a Recall E2 [B8h] command to find out the recall status as explained in the
DS18B20-PAR FUNCTION COMMAND section.

All read time slots must be a minimum of 60 s in duration with a minimum of a 1 s recovery time
between slots. A read time slot is initiated by the master device pulling the 1-Wire bus low for a
minimum of 1 s and then releasing the bus (see Figure 13). After the master initiates the read time slot,
the DS18B20-PAR will begin transmitting a 1 or 0 on bus. The DS18B20-PAR transmits a 1 by leaving
the bus high and transmits a 0 by pulling the bus low. When transmitting a 0, the DS18B20-PAR will
release the bus by the end of the time slot, and the bus will be pulled back to its high idle state by the
pullup resister. Output data from the DS18B20-PAR is valid for 15 s after the falling edge that initiated

                                                                        14 of 19
                                                                                                                                       DS18B20-PAR

the read time slot. Therefore, the master must release the bus and then sample the bus state within 15 s
from the start of the slot.
Figure 14 illustrates that the sum of TINIT, TRC, and TSAMPLE must be less than 15 s for a read time slot.
Figure 15 shows that system timing margin is maximized by keeping TINIT and TRC as short as possible
and by locating the master sample time during read time slots towards the end of the 15 s period.

DETAILED MASTER READ 1 TIMING Figure 14

VPU                                                                                 VIH of Master
1-WIRE BUS                                                                            Master samples
GND

                                   TINT > 1 s      TRC
                                                  15 s

RECOMMENDED MASTER READ 1 TIMING Figure 15

VPU                                VIH of Master
1-WIRE BUS
                                                                                    Master samples
GND

                     TINT = TRC =
                     small small

                                                  15 s

                                               LINE TYPE LEGEND
                                                            Bus master pulling low

                                                            Resistor pullup

DS18B20-PAR OPERATION EXAMPLE 1

In this example there are multiple DS18B20-PARs on the bus. The bus master initiates a temperature
conversion in a specific DS18B20-PAR and then reads its scratchpad and recalculates the CRC to verify
the data.

MASTER MODE  DATA (LSB FIRST)                                                  COMMENTS
         TX            Reset                      Master issues reset pulse.
         RX                                       DS18B20-PARs respond with presence pulse.
         TX          Presence                     Master issues Match ROM command.
         TX             55h                       Master sends DS18B20-PAR ROM code.
         TX                                       Master issues Convert T command.
         TX    64-bit ROM code                    Master applies strong pullup to DQ for the duration of the
                        44h                       conversion (tconv).
         TX                                       Master issues reset pulse.
         RX  DQ line held high by                 DS18B20-PARs respond with presence pulse.
         TX       strong pullup                   Master issues Match ROM command.
         TX            Reset                      Master sends DS18B20-PAR ROM code.
         TX          Presence                     Master issues Read Scratchpad command.
                        55h
                                                    15 of 19
               64-bit ROM code
                       BEh
MASTER MODE  DATA (LSB FIRST)                                                                       DS18B20-PAR
         RX        9 data bytes
                                                                COMMENTS
                                   Master reads entire scratchpad including CRC. The master
                                   then recalculates the CRC of the first eight data bytes from the
                                   scratchpad and compares the calculated CRC with the read
                                   CRC (byte 9). If they match, the master continues; if not, the
                                   read operation is repeated.

DS18B20-PAR OPERATION EXAMPLE 2

In this example there is only one DS18B20-PAR on the bus. The master writes to the TH, TL, and
configuration registers in the DS18B20-PAR scratchpad and then reads the scratchpad and recalculates
the CRC to verify the data. The master then copies the scratchpad contents to EEPROM.

MASTER MODE  DATA (LSB FIRST)                                     COMMENTS
         TX            Reset       Master issues reset pulse.
         RX                        DS18B20-PAR responds with presence pulse.
         TX          Presence      Master issues Skip ROM command.
         TX            CCh         Master issues Write Scratchpad command.
         TX            4Eh         Master sends three data bytes to scratchpad (TH, TL, and config).
         TX                        Master issues reset pulse.
         RX        3 data bytes    DS18B20-PAR responds with presence pulse.
         TX            Reset       Master issues Skip ROM command.
         TX                        Master issues Read Scratchpad command.
         RX          Presence      Master reads entire scratchpad including CRC. The master then
                       CCh         recalculates the CRC of the first eight data bytes from the
         TX            BEh         scratchpad and compares the calculated CRC with the read CRC
         RX                        (byte 9). If they match, the master continues; if not, the read
         TX        9 data bytes    operation is repeated.
         TX                        Master issues reset pulse.
         TX            Reset       DS18B20-PAR responds with presence pulse.
                     Presence      Master issues Skip ROM command.
                                   Master issues Copy Scratchpad command.
                       CCh         Master applies strong pullup to DQ for at least 10 ms while copy
                        48h        operation is in progress.
             DQ line held high by
                  strong pullup

                                   16 of 19
                                                                                      DS18B20-PAR

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS*

Voltage on any pin relative to ground      0.5V to +6.0V

Operating temperature                      55C to +100C

Storage temperature                        55C to +125C

Soldering temperature                      See J-STD-020A Specification

*These are stress ratings only and functional operation of the device at these or any other conditions
  above those indicated in the operation sections of this specification is not implied. Exposure to absolute
  maximum rating conditions for extended periods of time may affect reliability.

DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS                             (-55C to +100C; VPU=3.0V to 5.5V)

PARAMETER              SYMBOL CONDITION                      MIN TYP MAX UNITS NOTES

Pullup Supply          VPU                                   3.0         5.5       V  1,2

Voltage

Thermometer Error      tERR              -10C to +85C                      C     3

                                         -55C to +100C                 2

Input Logic Low        VIL                                   -0.3        +0.8      V  1,4,5

Input Logic High       VIH                                   3.0         5.5       V  1,6

Sink Current           IL                  VI/O=0.4V         4.0               mA     1

Active Current         IDQA                                        1     1.5   mA     7

DQ Input Current       IDQ                                         5           A     8

Drift                                                              0.2        C     9

NOTES:

1. All voltages are referenced to ground.

2. The Pullup Supply Voltage specification assumes that the pullup device (resistor or transistor) is

ideal, and therefore the high level of the pullup is equal to VPU. In order to meet the VIH spec of the
DS18B20-PAR, the actual supply rail for the strong pullup transistor must include margin for the

     voltage drop across the transistor when it is turned on; thus: VPU_ACTUAL = VPU_IDEAL + VTRANSISTOR.
3. See typical performance curve in Figure 16.

4. Logic low voltages are specified at a sink current of 4 mA.

5. To always guarantee a presence pulse under low voltage parasite power conditions, VILMAX may have
     to be reduced to as low as 0.5V.

6. Logic high voltages are specified at a source current of 1 mA.

7. Active current refers to supply current during active temperature conversions or EEPROM writes.

8. DQ line is high ("hi-Z" state).

9. Drift data is based on a 1000 hour stress test at 125C.

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS: NV MEMORY

                                                          (-55C to +100C; VPU=3.0V to 5.5V)

       PARAMETER       SYMBOL CONDITION MIN TYP MAX UNITS

NV Write Cycle Time                 twr                                  2     10     ms

EEPROM Writes                NEEWR         -55C to +55C 50k                         writes
EEPROM Data Retention        tEEDR         -55C to +55C 10                          years

                                           17 of 19
                                                                                                                                                                         DS18B20-PAR

AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (-55C to +100C; VPU=3.0V to 5.5V)

PARAMETER                                              SYMBOL CONDITION MIN TYP MAX UNITS NOTES

Temperature Conversion tCONV                                    9-bit resolution                                                                93.75 ms                 1

Time                                                            10-bit resolution                                                               187.5 ms                 1

                                                                11-bit resolution                                                               375                  ms  1

                                                                12-bit resolution                                                               750                  ms  1

Time to Strong Pullup                                  tSPON    Start Convert T or                                                              10                   s
On                                                              Copy Scratchpad

                                                                Command Issued

Time Slot                                              tSLOT                        60                                                          120                  s  1
Recovery Time                                          tREC
                                                                                        1                                                                            s  1

Write 0 Low Time                                       rLOW0                        60                                                          120                  s  1

Write 1 Low Time                                       tLOW1                            1                                                       15                   s  1

Read Data Valid                                         tRDV                                                                                    15                   s  1
Reset Time High                                         tRSTH
Reset Time Low                                          tRSTL                       480                                                                              s  1
Presence Detect High                                   tPDHIGH
                                                                                    480                                                         960                  s  1,2

                                                                                    15                                                          60                   s  1

Presence Detect Low                                    tPDLOW                       60                                                          240                  s  1

Capacitance                                            CIN/OUT                                                                                  25                   pF

NOTES:

1. Refer to timing diagrams in Figure 17.

2. If tRSTL > 960 s, a power on reset may occur.

TYPICAL PERFORMANCE CURVE Figure 16

                                                                       DS18B20-PAR Typical Error Curve

                       0.5

                       0.4

Thermometer Error (C)  0.3
                                                                                                                                      +3 Error

                       0.2

                       0.1

                          0     10                     20       30                  40                  50                                                           60  70
                             0

                       -0.1

                       -0.2

                                           Mean Error
                       -0.3

                       -0.4
                                                                                                                                                           -3 Error

                       -0.5

                                                                                                   Reference Temp (C)

                                                                18 of 19
                                     DS18B20-PAR

TIMING DIAGRAMS Figure 17

                           19 of 19

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