DS18B20介绍
- DS18B20是一种常见的数字温度传感器，其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出，相比较于模拟温度传感器，具有功能强大、硬件简单、易扩展、抗干扰性强等特点
- 测温范围：-55°C到 +125°C
- 通信接口：1-Wire（单总线）
- 其它特征：可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄生供电
引脚及应用电路
内部结构框图
- 64-BIT ROM：作为器件地址，用于总线通信的寻址
- SCRATCHPAD（暂存器）：用于总线的数据交互
- EEPROM：用于保存温度触发阈值和配置参数
存储器结构
单总线介绍
- 单总线（1-Wire BUS）是由Dallas公司开发的一种通用数据总线
- 一根通信线：DQ
- 异步、半双工
- 单总线只需要一根通信线即可实现数据的双向传输，当采用寄生供电时，还可以省去设备的VDD线路，此时，供电加通信只需要DQ和GND两根线。
单总线电路规范
- 设备的DQ均要配置成开漏输出模式
- DQ添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
- 若此总线的从机采取寄生供电，则主机还应配一个强上拉输出电路
单总线时序结构
- 初始化：主机将总线拉低至少480us，然后释放总线，等待15-60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机，之后从机将释放总线。
- 发送一位：主机将总线拉低60-120us，然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后（典型值）读取电平，整个时间片应大于60us。
- 接收一位：主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，并在拉低后15us内读取总线电平（尽量贴近15us的末尾），读取为低电平则为接收0，读取为高电平则为接收1，整个时间片应大于60us。
- 发送一个字节：连续调用8次发送一位的时序，依次发送一个字节的8位（低位在前）
- 接收一个字节：连续调用8次接收一位的时序，依次接收一个字节的8位（低位在前）
DS18B20操作流程
- 初始化：从机复位，主机判断从机是否响应
- ROM操作：ROM指令+本指令需要的读写操作
- 功能操作：功能指令+本指令需要的读写操作
DS18B20数据帧
- 温度变换：初始化→跳过ROM→开始温度变换
- 温度读取：初始化→跳过ROM→读暂存器→连续的读操作
温度存储格式
DS18B20温度读取
main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"
float T;
void main()
{
DS18B20_ConvertT(); //上电先转换一次温度，防止第一次读数据错误
Delay(1000); //等待转换完成
LCD_Init();
LCD_ShowString(1,1,"Temperature:");
while(1)
{
DS18B20_ConvertT(); //转换温度
T=DS18B20_ReadT(); //读取温度
if(T<0) //如果温度小于0
{
LCD_ShowChar(2,1,'-'); //显示负号
T=-T; //将温度变为正数
}
else //如果温度大于等于0
{
LCD_ShowChar(2,1,'+'); //显示正号
}
LCD_ShowNum(2,2,T,3); //显示温度整数部分
LCD_ShowChar(2,5,'.'); //显示小数点
LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(T*10000)%10000,4);//显示温度小数部分
}
}
OneWire.c
#include <REGX52.H>
//引脚定义
sbit OneWire_DQ=P3^7;
/**
* @brief 单总线初始化
* @param 无
* @retval 从机响应位，0为响应，1为未响应
*/
unsigned char OneWire_Init(void)
{
unsigned char i;
unsigned char AckBit;
OneWire_DQ=1;
OneWire_DQ=0;
i = 247;while (--i); //Delay 500us
OneWire_DQ=1;
i = 32;while (--i); //Delay 70us
AckBit=OneWire_DQ;
i = 247;while (--i); //Delay 500us
return AckBit;
}
/**
* @brief 单总线发送一位
* @param Bit 要发送的位
* @retval 无
*/
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
unsigned char i;
OneWire_DQ=0;
i = 4;while (--i); //Delay 10us
OneWire_DQ=Bit;
i = 24;while (--i); //Delay 50us
OneWire_DQ=1;
}
/**
* @brief 单总线接收一位
* @param 无
* @retval 读取的位
*/
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
unsigned char i;
unsigned char Bit;
OneWire_DQ=0;
i = 2;while (--i); //Delay 5us
OneWire_DQ=1;
i = 2;while (--i); //Delay 5us
Bit=OneWire_DQ;
i = 24;while (--i); //Delay 50us
return Bit;
}
/**
* @brief 单总线发送一个字节
* @param Byte 要发送的字节
* @retval 无
*/
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)
{
OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));
}
}
/**
* @brief 单总线接收一个字节
* @param 无
* @retval 接收的一个字节
*/
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char Byte=0x00;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<<i);}
}
return Byte;
}
OneWire.h
#ifndef __ONEWIRE_H__
#define __ONEWIRE_H__
unsigned char OneWire_Init(void);
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit);
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void);
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte);
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void);
#endif
DS18B20.c
#include <REGX52.H>
#include "OneWire.h"
//DS18B20指令
#define DS18B20_SKIP_ROM 0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T 0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 0xBE
/**
* @brief DS18B20开始温度变换
* @param 无
* @retval 无
*/
void DS18B20_ConvertT(void)
{
OneWire_Init();
OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}
/**
* @brief DS18B20读取温度
* @param 无
* @retval 温度数值
*/
float DS18B20_ReadT(void)
{
unsigned char TLSB,TMSB;
int Temp;
float T;
OneWire_Init();
OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);
TLSB=OneWire_ReceiveByte();
TMSB=OneWire_ReceiveByte();
Temp=(TMSB<<8)|TLSB;
T=Temp/16.0;
return T;
}
DS18B20.h
#ifndef __DS18B20_H__
#define __DS18B20_H__
void DS18B20_ConvertT(void);
float DS18B20_ReadT(void);
#endif