最全面DS18B20中文資料

ID:290321 · 發表于 2018-3-11 11:08

DS18B20

14.1概念 .

這一章是關于 DS18B20 實時溫度傳感器。相信有學過 c51 單片機的朋友都對他不陌生

吧。我恰恰也學習過，不過當初并沒有掌握好。學習板搭配的 DS18B20，一般上給人的

感覺有點像三極管，其實 DS18B20 的內部結構與原理也挺猥瑣的，但是我們使用也是

為了實現溫度傳感的功能而已，基本上不會介紹過度深入。

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時，都是一直處于高電平。

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

以上是內部 9 個字節的暫存單元（包括 EEPROM）。

字節 0~1 是轉換好的溫度。

字節 2~3 是用戶用來設置最高報警和最低報警值。這個可以用軟件來實現。

字節 4 是用來配置轉換精度，9~12 位。

字節 5~8 就不用看了。

14.3字節 0~1:轉換好的溫度

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

為了就是表示轉換的值是正數還是負數�？纯磾祿謨越o出的例子吧。

要求出正數的十進制值，必須將讀取到的 LSB 字節，MSB 字節進行整合處理，然后乘以 0.0625 即可。

Eg：假設從，字節 0 讀取到 0xD0 賦值于 Temp1，而字節 1 讀取到 0x07 賦值于 Temp2，然后求出十進制值。

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問題，就是如何求出負數的值呢？很遺憾的，單片機不像人腦那樣會心算，我們必須判斷 BIT11~15 是否是 1，然后人為置一負數標志。

Eg. 假設從，字節 0 讀取到 0x90 賦值于 Temp1，而字節 1 讀取到 0xFC 賦值于 Temp2，然后求出該值是不是負數，和轉換成十進制值。

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) // 判斷符號位是否為 1
{
Minus_Flag=1; // 負數標志置一
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) // 高八位第八位進行整合
Temperature= ((~Temperature)+1); // 求反，補一
Temperature*= 0.0625; // 求出十進制
} //Temperature=55;
else
{
Minus_Flag=0;
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;
}

復制代碼

那個人為的負數標志，是真的很有用處的。這個要看你你自己的想象力了,如何去利用它。

繼續繼續，以上我們是求出沒有小數點的正數。如果我要求出小數點的值的話，那么我應該這樣做。

Eg：假設從，字節 0 讀取到 0xA2 賦值于 Temp1，而字節 1 讀取到 0x00 賦值于 Temp2，然后求出十進制值，要求連同小數點也求出。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;
Temp1=0x90; // 低八位
Temp2=0xFC; // 高八位
// 實際值為 10.125
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625; //10，無小數點
Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 10) ; //101 ，一位小數點
//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 100) ; //1012，二位小數點

復制代碼

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小數點的值（求出更多的小數點，方法都是以此類推）。得出的結果是 101，然后再利用簡單的算法，求出每一位的值。

unsinged char Ten,One,Dot1

Ten=Temperature/100; //1

One=Temperature%100/10; //0

Dot1=%10; //1

求出負數的思路也一樣，只不過多出人為置一負數標志，求反補一的動作而已。自己發揮想象力吧。

14.4字節 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。其實這些可以使用軟件

來試驗，所以就無視了。

14.5字節 4：配置寄存器

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

14.6字節 5~7，8：保留位，CRC

無視，無視吧。

14.7單片機訪問 DS18B20

DS18B20 一般都是充當從機的角色，而單片機就是主機。單片機通過一線總線訪問

DS18B20 的話，需要經過以下幾個步驟：

1.DS18B20 復位。

2.執行 ROM 指令。

3.執行 DS18B20 功能指令（RAM 指令）。

補充一下。一般上我們都是使用單點，也就是說單線總線上僅有一個 DS18B20 存在而已。所以我們無需刻意讀取 ROM里邊的序列號來，然后匹配那個 DS18B20？而是更直接的，跳過 ROM 指令，然后直接執行 DS18B20 功能指令。

DS18B20 復位，在某種意義上就是一次訪問 DS18B20 的開始，或者可說成是開始信號。

ROM 指令，也就是訪問，搜索，匹配，DS18B20 個別的 64 位序列號的動作。在單點情況下，可以直接跳過 ROM 指令。而跳過 ROM 指令的字節是 0xCC。

DS18B20 功能指令有很多種，我就不一一的介紹了，數據手冊里有更詳細的介紹。這里僅列出比較常用的幾個 DS18B20功能指令。

0x44：開始轉換溫度。轉換好的溫度會儲存到暫存器字節 0 和 1。

0xEE ：讀暫存指令。讀暫存指令，會從暫存器 0 到 9，一個一個字節讀取，如果要停止

的話，必須寫下 DS18B20 復位。

14.8DS18B20復位

DS18B20 的復位時序如下：

1.單片機拉低總線 480us~950us, 然后釋放總線（拉高電平）。

2.這時 DS18B20 會拉低信號，大約 60~240us 表示應答。

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

4.DS18B20 拉低電平 60~240us 之后，會釋放總線。

C 語言代碼：

//DS1302 復位函數

void DS1302_Res et()

{

DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態 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

while(PINA&BIT (DQ)); //等待從機 DS18B20 應答（低電平有效）

while(!(PINA&BIT(DQ))); //等待從機 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.單片機拉低電平大約 10~15us ,。

2.單片機持續拉低電平大約 20~45us 的時間。

3.釋放總線

DS18B20 寫邏輯 1 的步驟如下：

1.單片機拉低電平大約 10~15us ,。

2.單片機拉高電平大約 20~45us 的時間。

3.釋放總線

DS18B20 讀邏輯 0 的步驟如下：

1.在讀取的時候單片機拉低電平大約 1us

2.單片機釋放總線，然后讀取總線電平。

3.這時候 DS18B20 會拉低電平。

4.讀取電平過后，延遲大約 40~45 微妙

DS18B20 讀邏輯 1 的步驟如下：

1.在讀取的時候單片機拉低電平大約 1us

2.單片機釋放總線，然后讀取總線電平。

3.這時候 DS18B20 會拉高電平。

4.讀取電平過后，延遲大約 40~ 45 微妙

如果要讀或者寫一個字節，就要重復以上的步驟八次。如以下的 C 代碼，使用 for 循環，和數據變量的左移和或運算，實現一個字節讀與寫。

//DS18B20 寫字節函數
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 讀字節函數
unsigned char DS1302_Read()
{
unsigned char i,Temp;
for(i=0;i<8;i++)
{
Temp>>=1; //數據右移
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線，啟動輸入 PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ 為輸入狀態
if(PINA&BIT(DQ)) Temp|=0x80;
Delay_1us (45); //延遲 45 微妙（最大 45 微妙）
}
return Temp;
}

復制代碼

就是這么建檔而已，不過這里有一個注意點，就是 Delay_1us(); 函數延遲的時間，必須模擬非常準

確，因為單線總線對時序的要求敏感點。

14.10簡單歸納實驗開始之前，簡單的歸納一些重點。單線總線高電平為閑置狀態。單片機訪問 DS18B20 必須遵守， DS18B20 復位-->執行 ROM 指令-->執行 DS18B20 功能指令。而在單點上，可以直接跳過 ROM 指令。DS18B20 的轉換精度默認為 12 位，而分辨率是 0.0625。

DS18B20 溫度讀取函數參考步驟：

DS18B20 開始轉換：

1.DS18B20 復位。

2.寫入跳過 ROM 的字節命令，0xCC。

3.寫入開始轉換的功能命令，0x44。

4.延遲大約 750~900 毫秒

DS18B20 讀暫存數據：

1.DS18B20 復位。

2.寫入跳過 ROM 的字節命令，0xCC。

3.寫入讀暫存的功能命令，0xee。

4.讀入第 0 個字節 LS Byte，轉換結果的低八位。

5.讀入第 1 個字節 MS Byte，轉換結果的高八位。

6.DS18B20 復位，表示讀取暫存結束。

數據求出十進制：

1.整合 LS Byte 和 MS Byte 的數據

2.判斷是否為正負數（可選）

3.求得十進制值。正數乘以 0.0625，一位小數點乘以 0.625，二位小數點乘以 6.25。

4.十進制的“個位”求出。

14.11實驗：利用 DS18B20實現單點溫度測量，結果輸出在數碼管。

DS18B20 接口 ATMega 16 對應引腳

實驗的要求是以 DS18B20 默認的配置，亦即 12 位的轉換精度。然而輸出的結果為兩個小數點 xx.xx。HJ-2G 板子上設計得DS18B20 的接口和典型，沒有什么特別需要注意的。而 DS18B20 DQ 引腳對應的鏈接是 PA5。

源碼：

===================================================================
//1400-DS18B20.c
//簡單的驅動程式
//akuei2 08-01-10
#include "iom16v.h"
#include "macros .h"
#include "LED7.h"
#define DQ PA5
//微妙級延遲函數
void Delay_1us (unsigned int x)
{
unsigned int i;
x=x*5/4;
for( i=0;i<x;i++);
}
//DS1302 復位函數
void DS1302_Res et()
{
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態 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
while(PINA&BIT (DQ)); //等待從機 DS18B20 應答（低電平有效）
while(!(PINA&BIT(DQ))); //等待從機 DS18B20 釋放總線
}
//DS1302 寫字節函數
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 讀字節函數
unsigned char DS1302_Read()
{
unsigned char i,Temp;
for(i=0;i<8;i++)
{
Temp>>=1; //數據右移
DDRA|=BIT(DQ); //DQ 為輸出狀態
PORTA&=~BIT(DQ); //拉低總線，啟動輸入 PORTA|=BIT(DQ); //釋放總線 DDRA&=~BIT(DQ); //DQ為輸入狀態
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
unsigned int Read_Temperature()
{
unsigned int Temp1,Temp2;
DS1302_Res et(); //DS1302 復位
DS1302_Write(0xCC); //跳過 ROM DS1302_Write(0x44); //溫度轉換
DS1302_Res et(); //DS1302 復位
DS1302_Write(0xCC); //跳過 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 復位，表示讀取結束
return (((Temp2<<8)|Temp1)*6.25); //0.0625=xx, 0.625=xx.x, 6.25=xx.xx
}
void main()
{
unsigned int Temp;
LED7_Init(); //初始化數碼管引腳
while(1)
{
Temp=Read_Temperature(); //調用讀取溫度函數 Number_Show(Temp); //顯示溫度Delay_1us (100); //稍微延遲
}
}
LED7.h 的頭文件
===================================================================
//LED7.H
// 數碼管顯示
// 數組聲明并定義在存儲數據區 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
void Delay(unsigned long x)
{
while(x--);
}
// 數碼管顯示函數
void Number_Show(unsigned int Num)
{
unsigned char Ten,One,Dot1,Dot2; Ten=Num/1000; // 取十位 One=Num%1000/100; // 取個位Dot1=Num%100/10; // 取點數位 Dot2=Num%10; // 取點數位
// 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
// 顯示點數位 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
// 顯示點數位 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
void LED7_Init()
{
DDRA|=BIT(PA3); //PA3 狀態為輸出
DDRA|=BIT(PA4); //PA4 狀態為輸出
DDRB|=0xff; //PB 狀態為輸出
}