ds18b20详解及程序

1、最近都在学习和写单片机的程序，今天有空又模仿DS18B20 温度测量显示实验写了一个 与DS18B20 基于单总线通信的程序.DS18B20数字温度传感器(参考：智能温度传感器 DS18B20 的原理与应用)是DALLAS公司生产的1 -Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一 个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计。DS18B20 产品的特点：(1 )、只要求一个I/O 口即可实现通信。(2 )、在DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号。(3)、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。(4 )、测量温度范围在 55到+

2、125 C之间；在-10 +85C范围内误差为 ±5 C;(5 )、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过 750ms;(6)、内部有温度上、下限告警设置。DS18B20 引脚分布图NC Tnn nc斗匚TO NCVT>D CDrn ncrn gnuDS18B20 详细引脚功能描述：1、GND地信号；2、DQ数据输入出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用在寄生电源下，此引脚可以向器件 提供电源；漏极开路，常太下高电平通常要求外接一个约 5k Q的上拉电阻.3、 VDD可选择的VDD引脚。电压范围：35.5V;当工作于寄生电源时，此引

3、脚必须接 地。DS18B20 存储器结构图叩何结黑臂存RAM至节0非晶罠性电nJ攥液RAM1TH?国户僱国字节1jTH口戸忡用/书|3IH.?J户性用宁廿7配苕节斗思誉字节56佞对辛节rCRD书X暂存储器的头两个字节为测得温度信息的低位和高位字节第3, 4字节是TH和TL的易失性拷贝，在每次电复位时都会被刷新 第5字节是配置寄存器的易失性拷贝，同样在电复位时被刷新；第9字节是前面8个字节的CRC检验值.配置寄存器的命令内容如下0R1R011111MSBLSBR0和R1是温度值分辨率位,按下表进行配置默认出厂设置是 R1R0 = 11, 即12位.温度值分辨率配置表R1R0分辨率最大转换时间（m

4、s）009bit93.75(tco nv/8)0110bit183.50(tco nv/4)1011bit375(tc on v/2)1112bit750 (tco nv)4种分辨率对应的温度分辨率为0.5 C , 0.25 C , 0.125 C , 0.0625 C （即最低一位代表的温度值）12位分辨率时的两个温度字节的具体格式如下 低字节：2A32A22A12A02A-12A-22A-32A-4高字节：SSSSS2A62A52A4其中高字节前5位都是符号位S,若分辨率低于12位时，相应地使最低为0,如：当分辨 率为10位时，低字节为：2A32A22A12A02A-12A-200高字节不

5、变一些温度与转换后输出的数字参照如下温度数字输出换成16进 制+ 125 C000001111101000007D0H+85 C00000101010100000550H+25.0625C00000001100100010191H+10.125C000000001010001000A2H+0.5 C00000000000010000008H0 C00000000000000000000H-0.5 C1111111111111000FFF8H-10.125C1111111101011110FFE5H-25.0625C1111111001101111FF6FH-55 C11111100100100

6、00FC90H由上表可看出，当输出是负温度时，使用补码表示，方便计算机运算(若是用C语言，直接 将结果赋值给一个int变量即可).DS18B20的使用方法：由于DS18B20 采用的是1 -Wire 总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输， 而对单片机来说，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20 是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位 有着严格的时序要求。 DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序(dslnit()实现)、读时序(readByte() 、写

7、时序(writeByte() 。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20 与单片机连接电路图vccHJQS52监T ?P10/TPOOP11JTP01P1JP02P13P03P14P04PBP05Pl<5P06P17POJINTIP20INTOP21Pi2T1P23TOP24EA/YPKIK2P2SP27RED TKPRDALE乔WRFSE1IXI P藍18碍 】佃如DB3OkDB+ +DB6?ZDE7QD

8、B8弘RS走 LCMALEDS18B20''I利用软件模拟 DS18B20的单线协议和命令：主机操作DS18B20必须遵循下面的顺序1. 初始化单线总线上的所有操作都是从初始化开始的过程如下：1) 请求：主机通过拉低单线480us 以上,产生复位脉冲,然后释放该线,进入Rx接收模 式.主机释放总线时，会产生一个上升沿脉冲DQ : 1 -> 0(480us+) -> 12) 响应：DS18B20检测到该上升沿后,延时1560us,通过拉低总线60240us 来产生应答脉冲DQ: 1(1560us) -> 0(60240us)3) 接收响应：主机接收到从机的应答脉

9、冲后，说明有单线器件在线至此，初始化完成DQ: 02. ROM操作命令当主机检测到应答脉冲，便可发起ROM操作命令.共有5类ROM操作命令，如下表命令类型命令功能字节Read Rom读ROM33H读取激光ROM中的64位,只能用于总线上单个 DS18B20 器件情况，多挂时会发生 据冲突Match Rom 匹 配ROM55H此命令后跟64位ROM序列号,寻址多挂总线上的对应 DS18B20.只有序列号完全匹的DS18B20才能响应后面的内存操作命令，其他不匹配的将等待复位脉冲.可用于单扌 或多挂两种情况Skip Rom跳过ROMCCH可无须提供64位ROM序列号即可运行内存操作命令,只能用于单

10、挂Search Rom 搜 索ROMF0H通过一个排除法过程，识别出总线上所有器件的 ROM序列号Alarm Search告警搜索ECH命令流程与Search Rom 相冋，但DS18B20只有最近的一次温度测量时满足了告警发条件的，才会响应此命令3.内存操作命令在成功执行ROM操作命令后，才可使用内存操作命令.共有6种内存操作命令命令类型命令字节功能WriteScratchpad写暂存器4EH写暂存器中地址2地址4的3个字节（TH,TL和配置寄存器）在发起复位脉冲之前,3 字节都必须要写ReadScratchpad读暂存器BEH读取暂存器内容，从字节0 直到字节8,共9个字节,主机可随时发起

11、复位脉冲，停 此操作,通常我们只需读前 5个字节CopyScratchpad复制暂存器48H将暂存器中的内容复制进 EERAM,以便将温度告警触发字节存入非易失内存 如果此 命令后主机产生读时隙，那么只要器件还在进行复制都会输出 0,复制完成后输出1Convert T温度转换44H开始温度转换操作若在此命令后主机产生时隙，那么只要器件还在进行温度转换就输出0,转换完成后输出1.Recall E2重调E2暂存器B8H将存储在EERAM中的温度告警触发值和配置寄存器值重新拷贝到暂存器中，此操作在DS18B20 加电时自动产生Read PowerSupply读供电方式B4H主机发起此命令后每个读数时

12、隙内QS18B20 会发信号通知它的供电方式:0寄生电源1外部供电4. 数据处理DS18B20 要求有严格的时序来保证数据的完整性.在单线DQ上，有复位脉冲,应答脉冲,写0,写1,读0,读1这6种信号类型.除了应答脉冲外，其它都由主机产生数据位的 读和写是通过读、写时隙实现的1）写时隙：当主机将数据线从高电平拉至低电平时，产生写时隙所有写时隙都必须在60us以上，各写时隙间必须保证 1us的恢复时间写"1":主机将数据线 DQ先拉低，然后释放15us后，将数据线DQ拉高；写"0": 主机将DQ拉低并至少保持 60us以上2）读时隙：当主机将数据线 DQ从

13、高电平拉至低电平时，产生读时隙所有读时隙最短必 须持续60us,各读时隙间必须保证 1us的恢复时间读：主机将DQ拉低至少1us,.此时主机马上将 DQ拉高，然后就可以延时15us后，读取 DQ即可源代码：（测量范围：0 99度）国日 DS18B201 #i nclude <reg51.H>2 /通过DS18B20 测试当前环境温度，并通过数码管显示当前温度值3sbit wela = P2A7;/数码管位选4sbit dula =卩2人6;/数码管段选5sbit ds = P2A2;60-F 数码管的编码（共阴极）7unsignedchar code table=0x3f,0x06

14、,0x5b,0x4f,0x66,80x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;90-9 数码管的编码（共阴极）,带小数点10日田unsignedchar code tableWidthDot=0xbf, 0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed, 0xfd,L11 0x87, Oxff, Oxef;1212 /延时函数，例i=10,则大概延时10ms.13 void delay(unsignedchar i)14 15 unsignedchar j, k;16 for (j = i; j > 0; j-)9

15、 0 112 217 申for (k = 125; k > 0; k_);2223 / 初始化 DS18B2024 /让DS18B20一段相对长时间低电平，然后一段相对非常短时间高电平，即可启动25 void dsInit()26 27 I / 一定要使用 unsigned int 型，一个i+指令的时间，作为与DS18B20 通信的小时间间隔28 I /以下都是一样使用unsigned int 型29unsignedint i;30ds = 0;31i = 103;32while (i>0) i-;33ds = 1;34i = 4;35while (i>0) i-;3637

16、38/向DS18B20 读取一位数据39/读一位，让DS18B20 一小周期低电平,然后两小周期高电平，40/之后DS18B20 则会输岀持续一段时间的一位数据41bit readBit()42日田43unsignedint i;441 bit b;45ds = 0;46i+;47ds = 1;48i+; i+;49b = ds;501 i = 8;51while (i>0) i-;52return b;53 5455/读取一字节数据,通过调用readBit()来实现56unsignedchar readByte()57日田58unsignedint i;59unsignedchar j

17、, dat;60dat = 0;61for (i=0; i<8; i+)62艸63j = readBit();641/最先读岀的是最低位数据65dat = (j << 7) | (dat >> 1);66卜67return dat;68L6970/向DS18B20 写入一字节数据71void writeByte(unsignedchar dat)72日田73un sig nedint i;74un sig nedchar j;75bit b;76for (j = 0; j <8; j+)7778b = dat & 0x01;79dat >>

18、;= 1;80/ 写"1",让低电平持续2个小延时，高电平持续8个小延时81if (b)8283ds = 0;84i+; i+;85ds = 1;86i = 8;while (i>0) i-;8788else /写"0",让低电平持续8个小延时，高电平持续2个小延时89申申90ds = 0;91i = 8;while (i>0) i-;92ds = 1;93i+; i+;94 95 I 96 9797 /向DS18B20 发送温度转换命令99 void sendChangeCmd()100 101 ds In it();/ 初始化 DS18B

19、20102 delay(1);/ 延时 1ms103 writeByte(Oxcc);/写入跳过序列号命令字104 writeByte(0x44);/写入温度转换命令字L105 106107/向DS18B20 发送读取数据命令108 void sendReadCmd()110111112113109曰田/写入跳过序列号命令字/写入读取数据令字dsI nit(); delay(1); writeByte(0xcc); writeByte(Oxbe);114115116 /获取当前温度值117 unsigned int getTmpValue()118曰眄119unsignedint value;

20、 / 存放温度数值120float t;121unsignedchar low, high;122sen dReadCmd();123/连续读取两个字节数据124low = readByte();125high = readByte();126/将高低两个字节合成一个整形变量127value = high;128value <<= 8;129value |= low;130/DS18B20的精确度为0.0625 度，即读回数据的最低位代表0.0625 度131t = value * 0.0625;132/将它放大10倍，使显示时可显示小数点后一位，并对小数点后第二2进行4舍5入13

21、3/如t=11.0625,进行计数后，得到value = 111,即11.1 度134value = t * 10 + 0.5;135return value;136137138/显示当前温度值，精确到小数点后一位139void display(unsignedint v)140曰叫141unsignedchar count;142unsignedchar datas = 0, 0, 0;143datas0 = v / 100;144datas1 = v % 100 / 10;145datas2 = v % 10;146for (count = 0; count < 3; count+)

22、147白申148/片选149wela = 0;150P0 = (0xfe << count) | (0xfe >> (8 - count);/ 选择第(count + 1)个数码管151wela = 1;/打开锁存，给它一个下降沿量152wela = 0;153/段选154dula = 0;155if (count != 1)156白由157P0 = tabledatascount;/ 显示数字158卜159else160 161 P0 = tableWidthDotdatascount;/ 显示带小数点数字162 卜163 dula = 1;/打开锁存，给它一个下降沿

23、量164 dula = 0;165 delay(5);/ 延时 5ms,即亮 5ms166166 / 清除段先，让数码管灭，去除对下一位的影响，去掉高位对低位重影167 /若想知道影响效果如何，可自行去掉此段代码168 /因为数码管是共阴极的，所有灭的代码为：00H169 dula = 0;170 P0 = 0x00;/显示数字171 dula = 1;/打开锁存，给它一个下降沿量172 dula = 0;173 174 176175 void main()176 177 unsignedchar i;178 unsignedint value;179 while (1)180 181 /启动

24、温度转换182 sen dCha ngeCmd();183 value= getTmpValue();184 /显示3次185 for (i = 0; i < 3;i+)186 187 display(value);188 189 I L190 显示效果：流程图：Mtfi7.DSlKB20Skip R.imu甜令rCo 1 wen 1 O ?一 1r延时1 H +1rRel!也h評hH 命 yqr-即为隘雯鈕骞改进代码：扩大测量范围，使可测量范围为：-55度 +125 度，严格按照上面的流程进 行软件设计3.15 1:34 修正display。函数中的下一位显示对上一位的影响国日改进代码

25、1 #i nclude <reg51.H>2 #in clude< intrin s.h>3 #include <math.H>/要用到取绝对值函数abs()4 /通过DS18B20 测试当前环境温度，并通过数码管显示当前温度值，目前显示范围：-55 +125 度5 sbit wela = P2A7;/数码管位选6 sbit dula =卩2人6;II数码管段选7 sbit ds = P2A2;8 int tempValue;99 II0-F 数码管的编码(共阴极)10 unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f

26、,0x66,11 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;12 0-9 数码管的编码(共阴极)，带小数点14日田unsignedchar code tableWidthDot=Oxbf, 0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed, 0xfd,150x87, 0xff, 0xef;1617/延时函数，对于11.0592MHz 时钟，例i=10,则大概延时 10ms.18void delay(unsignedint i)19 日 H 20unsignedint j;21while (i-)22申申23for (j

27、 = 0; j < 125; j+);2425 2627/初始化 DS18B2028/让DS18B20 一段相对长时间低电平，然后一段相对非常短时间高电平，即可启动29void dsInit()30日丘31/对于11.0592MHz时钟，unsigned int型的i,作一个i+操作的时间大于为 8us32unsignedint i;33ds = 0;34i = 100;/拉低约800us,符合协议要求的480us以上35while (i>0) i-;36ds = 1;/产生一个上升沿，进入等待应答状态37i = 4;38while (i>0) i-;39L4041void

28、dsWait()42 日 H 43unsignedint i;44while (ds);45while (ds);/检测到应答脉冲46i = 4;47while (i > 0) i-;48 4950/向DS18B20 读取一位数据51/读一位，让DS18B20 一小周期低电平，然后两小周期高电平，52/之后DS18B20 则会输岀持续一段时间的一位数据53bit readBit()54 日 R 55unsignedint i;56bit b;57ds = 0;58i+;/延时约8us,符合协议要求至少保持1us59ds = 1;60i+; i+;/延时约16us,符合协议要求的至少延时1

29、5us以上61b = ds;62i = 8;63while (i>0) i-;/延时约64us,符合读时隙不低于60us要求64return b;65 6667/读取一字节数据,通过调用readBit() 来实现68unsignedchar readByte()69 日H 70unsignedint i;71unsignedchar j, dat;72dat = 0;73for (i=0; i<8; i+)74 口申75j = readBit();761/最先读岀的是最低位数据77dat = (j << 7) | (dat >> 1);78卜79return

30、 dat;1L808182/向DS18B20 写入一字节数据83void writeByte(unsignedchar dat)84日匸85unsignedint i;86unsignedchar j;87bit b;88for (j = 0; j < 8; j+)89申申90b = dat & 0x01;91dat >>= 1;92/ 写"1",将 DQ 拉低 15us 后，在 15us60us内将DQ拉咼,即完成写193if (b)9495ds = 0;96i+; i+;/拉低约16us,符号要求1560us 内97ds = 1;98i = 8

31、;while (i>0) i-;/ 延时约 64us,符合写时隙不低于 60us要求99卜100else /写"0", 将 DQ 拉低 60us120us101 韓102ds = 0;103i = 8;while (i>0) i-;/ 拉低约 64us,符号要求104ds = 1;105i+; i+;/整个写0时隙过程已经超过60us,这里就不用像写1那样，再延时 64us 了106卜107卜108 109110/ 向 DS18B20发送温度转换命令111void sendChangeCmd()112日国113dsln it();/初始化DS18B20,无论什么

32、命令,首先都要发起初始化114dsWait();/等待DS18B20 应答115delay(1);/延时1ms,因为DS18B20 会拉低DQ 60240us作为应答信号116writeByte(0xcc);/写入跳过序列号命令字Skip Rom117writeByte(0x44);/写入温度转换命令字Convert TL118119120/ 向 DS18B20发送读取数据命令121void sendReadCmd()123124125126dsI nit(); dsWait(); delay(1); writeByte(Oxcc);127writeByte(Oxbe);/写入跳过序列号命令字

33、Skip Rom/写入读取数据令字Read Scratchpad122日曰128 130/获取当前温度值 131 int getTmpValue()132日曰unsignedint tmpvalue;int value; /存放温度数值135float t;136unsignedchar low, high;137sen dReadCmd();138/连续读取两个字节数据139low = readByte();140high = readByte();141/将高低两个字节合成一个整形变量142/计算机中对于负数是利用补码来表示的143/若是负值，读取岀来的数值是用补码表示的，可直接赋值给in

34、t型的value144tmpvalue = high;145tmpvalue <<= 8;146tmpvalue |= low;147value = tmpvalue;148149/使用DS18B20的默认分辨率12位，精确度为0.0625 度，即读回数据的最低位代表0.0625 度150t = value * 0.0625;151/将它放大100倍，使显示时可显示小数点后两位，并对小数点后第三进行4舍5入152/如t=11.0625,进行计数后，得到value = 1106,即11.06 度153/ 如 t=-11.0625,进行计数后，得到 value = -1106,即-11

35、.06 度154value = t * 100 + (value > 0 ? 0.5 : -0.5);/ 大于 0 力廿 0.5,小于 0 减 0.5155retur nvalue;156157158 un sig ned char con st timeCou nt = 3;/ 动态扫描的时间间隔159/显示当前温度值，精确到小数点后一位160 /若先位选再段选，由于10 口默认输岀高电平，所以当先位选会使数码管岀现乱码161 void display( int v)162日国163unsignedchar count;164unsignedchar datas = 0, 0, 0, 0, 0;165unsignedint tmp = abs(v);166datas0 = tmp / 10000;167datas1 = tmp % 10000 / 1000;