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ID:290321 · 發(fā)表于 2018-3-11 11:08

DS18B20

14.1概念 .

這一章是關(guān)于 DS18B20 實(shí)時(shí)溫度傳感器。相信有學(xué)過(guò) c51 單片機(jī) 的朋友都對(duì) 他不陌生

吧。我恰恰也學(xué)習(xí)過(guò)，不過(guò)當(dāng)初并沒(méi)有掌握好。學(xué)習(xí)板搭配的 DS18B20，一般上給人的

感覺(jué)有點(diǎn) 像三極管，其實(shí) DS18B20 的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)與原理也挺猥瑣的，但是我們使用也是

為了實(shí)現(xiàn)溫度傳感的功能而已，基本上不會(huì)介紹過(guò)度深入。

14.2DS18B20介紹

DS18B20 有三只引腳，VCC，DQ ，和 VDD。

而 HJ-2G 板子上，采用了外部供電的鏈接方式，而總線必須鏈接上拉電阻。這一目的告訴我們，一線總線在空置狀態(tài)時(shí)，都是一直處于高電平。

DS18B20 的內(nèi) 部有 64 位的ROM 單元，和 9 字節(jié)的暫存器單元。 64 位 ROM 包含了，DS18B20 唯一的序列號(hào)（唯一的名字）。

以上是內(nèi)部 9 個(gè)字節(jié)的暫存單元（包括 EEPROM）。

字節(jié) 0~1 是轉(zhuǎn)換好的溫度。

字節(jié) 2~3 是用戶用來(lái)設(shè)置最高報(bào)警和最低報(bào)警值。這個(gè)可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

字節(jié) 4 是用來(lái)配置轉(zhuǎn)換精度，9~12 位。

字節(jié) 5~8 就不用看了。

14.3字節(jié) 0~1:轉(zhuǎn)換好的溫度

DS18B20 的溫度操作是使用 16 位，也就是說(shuō)分辨率是 0.0625。BIT15~BIT11 是符號(hào)位，

為了就是表示轉(zhuǎn)換的值是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。看看數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的例子吧。

要求出正數(shù)的十進(jìn)制值，必須將讀取到的 LSB 字節(jié)，MSB 字節(jié)進(jìn)行整合處理，然后乘以 0.0625 即可。

Eg：假設(shè)從，字節(jié) 0 讀取到 0xD0 賦值于 Temp1，而字節(jié) 1 讀取到 0x07 賦值于 Temp2，然后求出十進(jìn)制值。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;

Temp1=0xD0; // 低八位

Temp2=0x07; // 高八位

Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;

// 又或者

Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=125

在這里我們遇見了一個(gè)問(wèn)題，就是如何求出負(fù)數(shù)的值呢？很遺憾的，單片機(jī)不像人腦那樣會(huì)心算，我們必須判斷 BIT11~15 是否是 1，然后人為置一負(fù)數(shù)標(biāo)志。

Eg. 假設(shè)從，字節(jié) 0 讀取到 0x90 賦值于 Temp1，而字節(jié) 1 讀取到 0xFC 賦值于 Temp2，然后求出該值是不是負(fù)數(shù)，和轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;
unsigned char Minus_Flag=0;
Temp1=0x90; // 低八位
Temp2=0xFC; // 高八位
//Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=64656
// 很明顯不是我們想要的答案
if(Temp2&0xFC) // 判斷符號(hào)位是否為 1
{
Minus_Flag=1; // 負(fù)數(shù)標(biāo)志置一
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) // 高八位第八位進(jìn)行整合
Temperature= ((~Temperature)+1); // 求反，補(bǔ)一
Temperature*= 0.0625; // 求出十進(jìn)制
} //Temperature=55;
else
{
Minus_Flag=0;
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;
}

復(fù)制代碼

那個(gè)人為的負(fù)數(shù)標(biāo)志，是真的很有用處的。這個(gè)要看你你自己的想象力了,如何去利用它。

繼續(xù)繼續(xù)，以上我們是求出沒(méi)有小數(shù)點(diǎn)的正數(shù)。如果我要求出小數(shù)點(diǎn)的值的話，那么我應(yīng)該這樣做。

Eg：假設(shè)從，字節(jié) 0 讀取到 0xA2 賦值于 Temp1，而字節(jié) 1 讀取到 0x00 賦值于 Temp2，然后求出十進(jìn)制值，要求連同小數(shù)點(diǎn)也求出。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;
Temp1=0x90; // 低八位
Temp2=0xFC; // 高八位
// 實(shí)際值為 10.125
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625; //10，無(wú)小數(shù)點(diǎn)
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 10) ; //101 ，一位小數(shù)點(diǎn)
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 100) ; //1012，二位小數(shù)點(diǎn)

復(fù)制代碼

如以上的例題，我們可以先將 0.0625 乘以 10，然后再乘以整合后的 Temperature 變量，就可以求出后面一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的值（求出更多的小數(shù) 點(diǎn)，方法都是以此類推）。得出的結(jié) 果是 101，然后再利用簡(jiǎn)單的算法，求出每一位的值。

unsinged char Ten,One,Dot1

Ten=Temperature/100; //1

One=Temperature%100/10; //0

Dot1=%10; //1

求出負(fù)數(shù)的思路也一樣，只不過(guò)多出人為置一負(fù)數(shù)標(biāo)志，求反補(bǔ)一的動(dòng)作而已。自己發(fā) 揮想象力吧。

14.4字節(jié) 2~3：TH和 TL配置

TH 與 TL 就是所謂的溫度最高界限，和溫度最低界限的配置。其實(shí)這些可以使用軟件

來(lái)試驗(yàn)，所以就無(wú)視了。

14.5字節(jié) 4：配置寄存器

BIT7 出廠的時(shí)候就已經(jīng)設(shè)置為 0，用戶不建議去更改。而 R1 與 R0 位組合了四個(gè)不同的轉(zhuǎn)換精度， 00 為 9 位轉(zhuǎn)換精度而轉(zhuǎn)換時(shí)間是 93.75ms，01 為 10 位轉(zhuǎn)換精度而轉(zhuǎn)換時(shí) 間是 187.5ms，10 為 11 位轉(zhuǎn)換精度而轉(zhuǎn)換時(shí)間是 375ms，11 為 12 位轉(zhuǎn)換精度而轉(zhuǎn)換時(shí) 間是 750ms（默認(rèn)）。該寄存器還是留默認(rèn)的好，畢竟轉(zhuǎn)換精度表示了轉(zhuǎn)換的質(zhì)量。

14.6字節(jié) 5~7，8：保留位，CRC

無(wú)視，無(wú)視吧。

14.7單片機(jī)訪問(wèn) DS18B20

DS18B20 一般都是充當(dāng) 從機(jī)的角色，而單片機(jī) 就是主機(jī) 。單片機(jī) 通過(guò) 一線總線訪問(wèn)

DS18B20 的話，需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：

1.DS18B20 復(fù)位。

2.執(zhí)行 ROM 指令。

3.執(zhí)行 DS18B20 功能指令（RAM 指令）。

補(bǔ)充一下。一般上我們都是使用單點(diǎn)，也就是說(shuō)單線總線上僅有一個(gè) DS18B20 存在而已。所以我們無(wú)需刻意讀取 ROM里邊的序列號(hào)來(lái)，然后匹配那個(gè) DS18B20？而是更直接的，跳過(guò) ROM 指令，然后直接執(zhí)行 DS18B20 功能指令。

DS18B20 復(fù)位，在某種意義上就是一次訪問(wèn) DS18B20 的開始，或者可說(shuō)成是開始信號(hào)。

ROM 指令，也就是訪問(wèn)，搜索，匹配，DS18B20 個(gè)別的 64 位序列號(hào)的動(dòng)作。在單點(diǎn)情況下，可以直接跳過(guò) ROM 指令。而跳過(guò) ROM 指令的字節(jié)是 0xCC。

DS18B20 功能指令有很多種，我就不一一的介紹了，數(shù)據(jù)手冊(cè)里有更詳細(xì)的介紹。這里僅列出比較常用的幾個(gè) DS18B20功能指令。

0x44：開始轉(zhuǎn)換溫度。轉(zhuǎn)換好的溫度會(huì)儲(chǔ)存到暫存器字節(jié) 0 和 1。

0xEE ：讀暫存指令。讀暫存指令，會(huì)從暫存器 0 到 9，一個(gè)一個(gè)字節(jié)讀取，如果要停止

的話，必須寫下 DS18B20 復(fù)位。

14.8DS18B20復(fù)位

DS18B20 的復(fù)位時(shí)序如下：

1.單片機(jī)拉低總線 480us~950us, 然后釋放總線（拉高電平）。

2.這時(shí) DS18B20 會(huì)拉低信號(hào)，大約 60~240us 表示應(yīng)答。

3.DS18B20 拉低電平的 60~240us 之間，單片機(jī)讀取總線的電平，如果是低電平，那么表示復(fù)位成功。

4.DS18B20 拉低電平 60~240us 之后，會(huì)釋放總線。

C 語(yǔ)言代碼：

//DS1302 復(fù)位函數(shù)

void DS1302_Res et()

{

DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態(tài) PORTA&=~BIT(DQ); //輸出低電平Delay_1us (500); //延遲 500 微妙 PORTA|=BIT(DQ); //示范總線 Delay_1us(60); //延遲 60 微妙 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ 位輸出狀態(tài)

while(PINA&BIT (DQ)); //等待從機(jī) DS18B20 應(yīng)答（低電平有效）

while(!(PINA&BIT(DQ))); //等待從機(jī) DS18B20 釋放總線

}

14.9DS18B20讀寫邏輯 0與 1

DS18B20 寫邏輯 0 的步驟如下：

1.單片機(jī)拉低電平大約 10~15us ,。

2.單片機(jī)持續(xù) 拉低電平大約 20~45us 的時(shí) 間。

3.釋放總線

DS18B20 寫邏輯 1 的步驟如下：

1.單片機(jī)拉低電平大約 10~15us ,。

2.單片機(jī)拉高電平大約 20~45us 的時(shí) 間。

3.釋放總線

DS18B20 讀邏輯 0 的步驟如下：

1.在讀取的時(shí) 候單片機(jī)拉低電平大約 1us

2.單片機(jī)釋放總線，然后讀取總線電平。

3.這時(shí) 候 DS18B20 會(huì)拉低電平。

4.讀取電平過(guò) 后，延遲大約 40~45 微妙

DS18B20 讀邏輯 1 的步驟如下：

1.在讀取的時(shí) 候單片機(jī)拉低電平大約 1us

2.單片機(jī)釋放總線，然后讀取總線電平。

3.這時(shí) 候 DS18B20 會(huì)拉高電平。

4.讀取電平過(guò) 后，延遲大約 40~ 45 微妙

如果要讀或者寫一個(gè)字節(jié)，就要重復(fù)以上的步驟八次。如以下的 C 代碼，使用 for 循環(huán)，和數(shù)據(jù)變量的左移和或運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)一個(gè)字節(jié)讀與寫。

//DS18B20 寫字節(jié)函數(shù)
void DS1302_Write(uns igned char Data)
{
unsigned char i;
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出
for(i=0;i<8;i++)
{
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線
Delay_1us (10); //延遲 10 微妙（最大 15 微妙）
if(Data&0x01) PORTA|=BIT(DQ);
els e PORTA&=~BIT(DQ);
Delay_1us (40); //延遲 40 微妙（最大 45 微妙）
PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線
Delay_1us (1); //稍微延遲
Data>>=1;
}
}
//DS18B20 讀字節(jié)函數(shù)
unsigned char DS1302_Read()
{
unsigned char i,Temp;
for(i=0;i<8;i++)
{
Temp>>=1; //數(shù)據(jù) 右移
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態(tài)
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線，啟動(dòng)輸入 PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ 為輸入狀態(tài)
if(PINA&BIT(DQ)) Temp|=0x80;
Delay_1us (45); //延遲 45 微妙（最大 45 微妙）
}
return Temp;
}

復(fù)制代碼

就是這么建檔而已，不過(guò)這里有一個(gè)注意點(diǎn)，就是 Delay_1us(); 函數(shù)延遲的時(shí)間，必須模擬非常準(zhǔn)

確，因?yàn)閱尉€總線對(duì)時(shí)序的要求敏感點(diǎn)。

14.10簡(jiǎn)單歸納實(shí)驗(yàn)開始之前，簡(jiǎn)單的歸納一些重點(diǎn)。單線總線高電平為閑置狀態(tài)。單片機(jī)訪問(wèn) DS18B20 必須遵守， DS18B20 復(fù)位-->執(zhí)行 ROM 指令-->執(zhí)行 DS18B20 功能指令。而在單點(diǎn)上，可以直接跳過(guò) ROM 指令。DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度默認(rèn)為 12 位，而分辨率是 0.0625。

DS18B20 溫度讀取函數(shù)參考步驟：

DS18B20 開始轉(zhuǎn)換：

1.DS18B20 復(fù)位。

2.寫入跳過(guò) ROM 的字節(jié)命令，0xCC。

3.寫入開始轉(zhuǎn)換的功能命令，0x44。

4.延遲大約 750~900 毫秒

DS18B20 讀暫存數(shù)據(jù)：

1.DS18B20 復(fù)位。

2.寫入跳過(guò) ROM 的字節(jié)命令，0xCC。

3.寫入讀暫存的功能命令，0xee。

4.讀入第 0 個(gè)字節(jié) LS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的低八位。

5.讀入第 1 個(gè)字節(jié) MS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位。

6.DS18B20 復(fù)位，表示讀取暫存結(jié)束。

數(shù)據(jù)求出十進(jìn)制：

1.整合 LS Byte 和 MS Byte 的數(shù)據(jù)

2.判斷是否為正負(fù)數(shù)（可選）

3.求得十進(jìn)制值。正數(shù)乘以 0.0625，一位小數(shù)點(diǎn)乘以 0.625，二位小數(shù)點(diǎn)乘以 6.25。

4.十進(jìn)制的“個(gè)位”求出。

14.11實(shí)驗(yàn)：利用 DS18B20實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度測(cè)量，結(jié)果輸出在數(shù)碼管。

DS18B20 接口 ATMega 16 對(duì)應(yīng)引腳

實(shí)驗(yàn)的要求是以 DS18B20 默認(rèn)的配置，亦即 12 位的轉(zhuǎn)換精度。然而輸出的結(jié)果為兩個(gè) 小數(shù)點(diǎn) xx.xx。HJ-2G 板子上設(shè)計(jì)得DS18B20 的接口和典型，沒(méi)有什么特別需要注意的。而 DS18B20 DQ 引腳對(duì)應(yīng)的鏈接是 PA5。

源碼：

===================================================================
//1400-DS18B20.c
//簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng) 程式
//akuei2 08-01-10
#include "iom16v.h"
#include "macros .h"
#include "LED7.h"
#define DQ PA5
//微妙級(jí)延遲函數(shù)
void Delay_1us (unsigned int x)
{
unsigned int i;
x=x*5/4;
for( i=0;i<x;i++);
}
//DS1302 復(fù)位函數(shù)
void DS1302_Res et()
{
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態(tài) PORTA&=~BIT(DQ); //輸出低電平 Delay_1us(500); //延遲 500 微妙 PORTA|=BIT(DQ); //示范總線 Delay_1us (60); //延遲60 微妙 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ 位輸出狀態(tài)
while(PINA&BIT (DQ)); //等待從機(jī) DS18B20 應(yīng)答（低電平有效）
while(!(PINA&BIT(DQ))); //等待從機(jī) DS18B20 釋放總線
}
//DS1302 寫字節(jié)函數(shù)
void DS1302_Write(uns igned char Data)
{
unsigned char i;
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出
for(i=0;i<8;i++)
{
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線
Delay_1us (10); //延遲 10 微妙（最大 15 微妙）
if(Data&0x01) PORTA|=BIT(DQ);
els e PORTA&=~BIT(DQ);
Delay_1us (40); //延遲 40 微妙（最大 45 微妙）
PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線
Delay_1us (1); //稍微延遲
Data>>=1;
}
}
//DS1302 讀字節(jié)函數(shù)
unsigned char DS1302_Read()
{
unsigned char i,Temp;
for(i=0;i<8;i++)
{
Temp>>=1; //數(shù)據(jù) 右移
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態(tài)
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線，啟動(dòng)輸入 PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ為輸入狀態(tài)
if(PINA&BIT(DQ)) Temp|=0x80;
Delay_1us (45); //延遲 45 微妙（最大 45 微妙）
}
return Temp;
}
//讀溫度函數(shù)
unsigned int Read_Temperature()
{
unsigned int Temp1,Temp2;
DS1302_Res et(); //DS1302 復(fù)位
DS1302_Write(0xCC); //跳過(guò) ROM DS1302_Write(0x44); //溫度轉(zhuǎn)換
DS1302_Res et(); //DS1302 復(fù)位
DS1302_Write(0xCC); //跳過(guò) ROM DS1302_Write(0xbe); //讀取 RAM
Temp1=DS1302_Read(); //讀低八位， LS Byte, RAM0
Temp2=DS1302_Read(); //讀高八位， MS Byte, RAM1
DS1302_Res et(); //DS1302 復(fù)位，表示讀取結(jié) 束
return (((Temp2<<8)|Temp1)*6.25); //0.0625=xx, 0.625=xx.x, 6.25=xx.xx
}
void main()
{
unsigned int Temp;
LED7_Init(); //初始化數(shù)碼管引腳
while(1)
{
Temp=Read_Temperature(); //調(diào)用讀取溫度函數(shù) Number_Show(Temp); //顯示溫度Delay_1us (100); //稍微延遲
}
}
LED7.h 的頭文件
===================================================================
//LED7.H
// 數(shù)碼管顯示
// 數(shù)組聲明并定義在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū) code
//0~9
#pragma data:code
unsigned char const
Number[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,}; unsigned char const Number_Dot[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef,0x00};
// 延遲函數(shù)
void Delay(unsigned long x)
{
while(x--);
}
// 數(shù)碼管顯示函數(shù)
void Number_Show(unsigned int Num)
{
unsigned char Ten,One,Dot1,Dot2; Ten=Num/1000; // 取十位 One=Num%1000/100; // 取個(gè)位Dot1=Num%100/10; // 取點(diǎn)數(shù)位 Dot2=Num%10; // 取點(diǎn)數(shù)位
// 顯示十位
PORTB=Number[Ten]; // 送模碼 PORTA|=BIT(PA3); //PA3 高電平PORTA&=~BIT(PA3); //PA3 低電平
PORTB=~BIT(0); //送位選
PORTA|=BIT(PA4); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA4); //PA3 低電平
Delay(600); // 稍微延遲
// 顯示個(gè)位
PORTB=Number_Dot[One]; // 送模碼
PORTA|=BIT(PA3); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA3); //PA3 低電平
PORTB=~BIT(1); //送位選
PORTA|=BIT(PA4); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA4); //PA3 低電平
Delay(600); // 稍微延遲
// 顯示點(diǎn)數(shù)位 1
PORTB=Number[Dot1]; //送模碼
PORTA|=BIT(PA3); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA3); //PA3 低電平
PORTB=~BIT(2); //送位選
PORTA|=BIT(PA4); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA4); //PA3 低電平
Delay(600); // 稍微延遲
// 顯示點(diǎn)數(shù)位 2
PORTB=Number[Dot2]; //送模碼
PORTA|=BIT(PA3); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA3); //PA3 低電平
PORTB=~BIT(3); //送位選
PORTA|=BIT(PA4); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA4); //PA3 低電平
Delay(600); // 稍微延遲
// 顯示`
PORTB=0x63; // 送模碼
PORTA|=BIT(PA3); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA3); //PA3 低電平
PORTB=~BIT(4); //送位選
PORTA|=BIT(PA4); //PA3 高電平
PORTA&=~BIT(PA4);Delay(600);
//PA3 低電平
// 稍微延遲
// 顯示 C
PORTB=0x39;PORTA|=BIT(PA3);PORTA&=~BIT(PA3);
// 送模碼
//PA3 高電平
//PA3 低電平
PORTB=~BIT(5);
//送位選
PORTA|=BIT(PA4);PORTA&=~BIT(PA4);Delay(1000);
//PA3 高電平
//PA3 低電平
// 稍微延遲
}
//IO 初始化函數(shù)
void LED7_Init()
{
DDRA|=BIT(PA3); //PA3 狀態(tài)為輸出
DDRA|=BIT(PA4); //PA4 狀態(tài)為輸出
DDRB|=0xff; //PB 狀態(tài)為輸出
}