ds18b20学习及例程详解.ppt

Ds18b20使用,一、ds18b20介绍,温度传感器的种类众多，在应用于高精度、高可靠性的场合时 DALLAS（达拉斯）公司生产的 DS18B20 温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 更受欢迎。,二，ds18b20实物与示例图,二，ds18b20特点,与主机相互通信，只需要一根导线； 出厂时，任何一个ds18b20在其ROM中都有存储自己唯一的一个64位的serial code； Vcc接地时，可以只由信号线，获取能量，电压为3.3v-5v； 温度转换范围为-55 +125（67F to +257F）； 在-10 +85之间，转换精确度为0.5； 转换分辨率，912位（用户可控）；,当转换分辨率为12位时，最大转换时间为750ms； 用户可定义的，非易失性（及断电不消失）的高低警报温度设置； 可选择的 8-pin SO (150mil), 8-pin SOP, 和 3-pin TO-92 封装； 软件协议与ds1822兼容； 在温度控制，工业系统，日常消费品，等领域广泛使用。,三，特点详述,Ds18b20提供了912位精度的温度转换功能，以及非易失性的高低温度报警； Ds18b20与主机交换信息时最少只需要一根数据线（当然地线必须接地）； -55 +125转换，在-10 +85之间精度为0.5 Ds18b20可以仅由数据线获取power（因为ds18b20内部有一个寄生电容在数据线为3.3-5v时存储power，当数据线为低电平时为其供电）而不需要外接电源；,任何一个ds18b20，都有仅属于自己的一个64位的识别码，这使得，可以有多个ds18b20通过一条数据线与主机相连并发挥功能，换句话说，也就是一个主机，可以通过一条数据线，同时控制多个ds18b20进行工作（可以在大范围，多地点温度采集控制中使用）；,四，ds18b20内部构造综述,Ds18b20内部构造框架图为：,64位ROM存储了ds18b20的唯一的序列码： 高速暂存寄存器包含了2byte的温度存储器，用来存储ds18b20温度转换得到的数据；,非易失性的警报触发存储器，用来存储高低警报温度T_high与T_low; configuration register:用户对其操作，可以控制ds18b20的转换精度；,Ds18b20存在一个内部电容Cpp，起到寄生电源的作用； 这使得，ds18b20的Vdd接地时，依然可以通过数据线，获取power，当DQ为高电平时，Cpp充电，当DQ为低电平时，Cpp放电，为ds18b20提供能量；,五，温度寄存器,Ds18b20内部有一个2byte的高速暂存寄存器，用来存储ds18b20转换得到的温度数据；,温度寄存器格式如图； 其中高位字节中的bit11-bit15这五位用来表示温度的正负； 即s=0时，表示温度为正值； S=1时，表示温度为负值；,Ds18b20有用户可控的9-12位转换精度； 当转换精度为12位时，如图，由bit0-bit11存储（符号也算一位）。 转换精度为11位时，bit0不再使用； 转换精度为10位时，bit0，bit1不再使用； 转换精度为9位时，bit0-bit2不再使用；,12位转换精度时的存储示例图： 12位转换精度时，即最小分辨率为0.0625 负数存储时采用补码方式；,这里有一点需要主要的是：Ds18b20温度存储器是高速暂存，也就是说，ds18b20掉电时，这个数据将会丢失。 Ds18b20上电复位时，温度存储器中内容，默认为+85。所以，使用ds18b20时，如果在温度显示之前，没有来的及进行一次转换完成，那么就会看到一个85的短暂显示。,六，警报信号,每当ds18b20完成一次温度转换后，都会将得到的数据与两个警报存储器中的数据进行比较。,与TH（或TL）中的bit7-bit0，相对应的是温度存储器中的bit11-bit4，两者进行比较； 当温度TH或TL时，处于ds18b20内部中的警报标志将会置位。 每一次温度转换后，ds18b20中的警报标志位都会刷新。所以如果警报状况消失后，在接下来的一次温度转换中，这个标志位将清零。,主机可以通过ECh命令来查看警报标志位情况。（具体祥看datasheet）,七，ds18b20供电,分为两种： Vdd接外部电源供电； Vdd与GND连接置地，由内部寄生电源供电；,两种情况电路图：,使用寄生电源时，具体注意事项，看datasheet 第5页,八，配置寄存器,用来控制ds18b20的转换精度；,九，信息控制交互顺序,Step 1. Initialization Step 2. ROM Command (followed by any required data exchange) Step 3. DS18B20 Function Command (followed by any required data exchange),操作时遵从这个顺序十分重要，因为这个顺序中任何一个步骤丢失或者不按规定执行，ds18b20将不会进行响应。 可以不按这个顺序进行的命令只有search rom【F0H】以及Alarm Search ECh commands，因为在以上两个命令进行后，必须紧随着进行的是step1，即初始化命令。,十，初始化,所有对ds18b20的处理都是由初始化开始的。 初始化过程，包含主机的reset 脉冲传递（reset pulse transmitted）和一个紧随其后的，ds18b20的存在脉冲传递（presence pulse(s) transmitted）。,存在脉冲，使得主机知道，在数据线上，存在着ds18b20准备好了接受操作命令； 首先，主机将数据线，拉低480us以上，然后释放数据线（即使其变为高电平），1560us等待后，ds18b20将数据线拉低60-240us作为应答，然后释放数据线，等待与应对整个过程应该480us以上.整个初始化完成。,初始化时序：,所对应的程序： void dsinit() uint i; ds=0; i=60; while(i 0) i-; /延时523us（datasheet要求480us） ds=1; i=4; while(i 0) i-; ,/*ds18b20wait函数 void dswait() uint i; /while(ds); /这行无用，反而容易出现错误，可注释掉 while(!ds); /检测到应答脉冲 i=60; while(i 0) i-; /延时，因为ds18b20会拉低dq约240us，切RX时间不小于480us ,十一，ROM cmd,ROM CMD作为step2，是主机对ds18b20的64序列码的操作，保证在数据线上有一个以上ds18b20时，能找到选定其中的一个。 这些命令也可以使主机检测有多少或什么样的device在数据线上，以及是否有device处于了警报状态。 主机必须确保在进行ds18b20功能命令前，先进行一个rom cmd。,所有的rom cmd SEARCH ROM F0h READ ROM 33h MATCH ROM 55h SKIP ROM CCh ALARM SEARCH ECh,具体各命令作用祥看datasheet。 因为这里，我们只外接一个ds18b20，不需要进行64位序列码确认。也没有警报功能。所以，只需要进行skip ROMcch命令即可。 程序中该语句为 writebyte(0xcc); /skip rom cmd,十二，ds18b20功能命令,这些命令可以使主机对ds18b20的高速暂存寄存器中某些寄存器进行读写、开启一次温度转换以及检测电源供应方式。,所有的功能命令： CONVERT T 44h 温度转换命令 WRITE SCRATCHPAD 4Eh READ SCRATCHPAD BEh COPY SCRATCHPAD 48h RECALL E2 B8h READ POWER SUPPLY B4h,这里，我们只需要启动温度转换和读取结果两个命令； 程序中： writebyte(0x44); /convert T cmd writebyte(0xbe); /read scratchpad cmd,程序： 启动一次温度转换的完整程序 /向ds18b20发送温度转换指令 void sendchangecmd() dsinit(); /初始化ds18b20 dswait(); /等待da18b20回应 writebyte(0xcc); /skip rom cmd writebyte(0x44); /convert T cmd ,读取温度结果的命令顺序： /向ds18b20读取数据命令 void sendreadcmd() dsinit(); dswait(); writebyte(0xcc); /skip rom cmd writebyte(0xbe); /read scratchpad cmd ,其他操作顺序，可以详看datasheet，图11，讲解很详细。 我们这里只是最简单的应用。,十三，write time slot,主机在write time slot时对ds18b20进行写操作； 很显然，write有两种情况： Write 1 and write 0； 无论是write 1 or write 0 ，write slot 最少持续60us 。而且，两次write 之间，间隔必须大于1us ，作为recover time；,Write 1： 首先，主机将数据线拉低，并在15us之内释放数据线； 当释放数据先后，主机将数据线拉高保持45us,Write 0： 很简单，只需要主机，将数据线拉低，并保存60us以上即可；,程序： void writebyte(uchar dat) uint i; uchar j; bit b; for(j = 0;j = 1; if(b) /写“1” ,将ds拉低15us后，在15us60us内将ds拉高，即完成写1 ds = 0; i+; i+; /拉低约6us,符合 0) i-; /延时约64us ，与前6us相加60us else /写“0”,将ds拉低60us-120us ds = 0; i = 8; while(i 0) i-; /延时约72us ds = 1; i+;i+; /整个写“0”过程已经超过60us，这里就不需要延时太长了 ,这里要注意一下 b = dat 这使得b依次取到dat的八位（有低位到高位）这是因为，ds18b20读写时，均采取由低位到高位的顺序,十四，read time slots,只有主机开始read time slot时，ds18b20才能向主机传送信息； Therefore, the master must generate read time slots immediately after issuing a Read Scratchpad BEh or Read Power Supply B4h command, so that the DS18B20 can provide the requested data；,与write 一样，read time slots 最少需要持续60us以上，而且两次read之间最少需要1us的间隔即recover time； 一个read time slot 是由主机拉低数据位开始的； 主机拉低数据位最少需要1us（即1us； Ds18b20传输出来的数据，在主机拉低数据线后15us时有效，所以，主机必须在拉低数据线后15us以内释放数据线，并在即将到15us时，对数据线上的值进行采集；,看15，16图，也就是说，主机采集数据线上数据时，最好尽量靠近15us末尾时；,程序： bit readbit() uint i; bit b; ds = 0; i+; /延时约8us 符合至少1us ds = 1; i+; i+; /延时6us 符合在15us内取样 b = ds; i = 8; while(i 0) i-; /延时约64us 符合读时隙不小于60us return b; ,在readbit基础上得到readbyte的程序： uchar readbyte() uint i; uchar j,dat; dat = 0; for(i = 0;i 1); return dat ; ,注意 j = readbit(); /最先读出的为低位 dat = (j 1); 通过移位和或操作，将得到的bit，按照先低位后高位的顺序组成一个byte；,附录：,程序： /*ds18b20init函数 void dsinit() uint i; ds=0; i=60; while(i 0) i-; /延时523us（datasheet要求480us） ds=1; i=4; while(i 0) i-; ,/*ds18b20wait函数 void dswait() uint i; /while(ds); /while(!ds); /检测到应答脉冲 i=60; while(i 0) i-; /延时，因为ds18b20会拉低dq约240us，切RX时间不小于480us ,/*向DS18B20读取一位数 bit readbit() uint i; bit b; ds = 0; i+; /延时约8us 符合至少1us ds = 1; i+; i+; /延时6us 符合在15us内取样 b = ds; i = 8; while(i 0) i-; /延时约64us 符合读时隙不小于60us return b; ,/*向ds18b20读取一个字节，使用readbit() uchar readbyte() uint i; uchar j,dat; dat = 0; for(i = 0;i 1); return dat ; ,/*向ds18b20写一字节数据 void writebyte(uchar dat) uint i; uchar j; bit b; for(j = 0;j = 1; if(b) /写“1” ,将ds拉低15us后，在15us60us内将ds拉高，即完成写1 ds = 0