C51_DS18B20数字温度传感器
文章目录
- 一、DS18B20芯片
- 二、单总线
- 三、DS18B20
- 1、操作流程
- 2、操作命令
- 1）、初始化
- 2）、ROM指令：Read ROM(读ROM)[33h]
- 3）、ROM指令：Match ROM(“符合”ROM)[55h]
- 4）、ROM指令：Skip ROM(“跳过”ROM)[CCh]
- 5）、ROM指令：Alarm Search(告警搜索)[ECh]
- 6）、读暂存存储器(Read Scratchpad) [BEh]
- 7）、写暂存存储器(Write Scratchpad) [4Eh]
- 8）、复制暂存存储器(Copy Scratchpad) [48h]
- 9）、温度变换(Convert T) [44h]
- 10）、重新调出E2(Recall E2) [B8h]
- 11）、读电源(Read PowerSupply) [B4h]
- 3、数据帧
- 4、软件思路
- 四、代码实例
一、DS18B20芯片
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
1、引脚
2、应用电路
3、内部结构
1）、64位激光ROM：
ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列号。
64 位光刻 ROM 的排列是：
开始 8 位（28H）是产品类型标号，接着的48 位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码。
光刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。
2）、配置寄存器：
是配置不同的位数来确定温度和数字的转化.
配置寄存器结构：
低5位：
低5位一直是“1”
TM：
TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是测试模式。
R1和R0：
用来设置DS18B20的精度（分辨率），可以设置为9，10，11，12位，对应的分辨率温度是0.5℃，0.25℃，0.125℃和 0.0625℃。
3）、高速暂存器RAM：
初始状态下默认的精度是 12 位，即 R0=1、R1=1。
高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如下：
当温度转换命令（44H）发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。
存储的两个字节，高字节的前 5 位是符号位S，单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。
如果SSSSS为“0”，为温度不小于0，将测得数值乘以0.0625即可得到实际温度。
如果SSSSS为“1”，为温度小于0，将测得数值取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。
二、单总线
三、DS18B20
1、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。
2、操作命令
1）、初始化
单线总线上的所有处理沟从初始化序列开始。
初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲，接着由从属器件送出存在脉冲。
2）、ROM指令：Read ROM(读ROM)[33h]
此命令允许总线主机读DS1820的8位产品系列编码，唯一的48位序列号，以及8位的CRC。
此命令只能在总线上仅有一个DS1820的情况下可以使用。
3）、ROM指令：Match ROM(“符合”ROM)[55h]
“符合”ROM命令。
后继以64位的ROM数据序列，允许总线主机对多点总线上特定的DS1820寻址。
只有与 64位ROM序列严格相符的DS1820才能对后继的存贮器操作命令作出响应。
4）、ROM指令：Skip ROM(“跳过”ROM)[CCh]
在单点总线系统中，此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。
5）、ROM指令：Alarm Search(告警搜索)[ECh]
此命令的流程与搜索ROM命令相同。
但是，仅在最近一次温度测量出现告警的情况下，DS1820才对此命令作出响应。
告警的条件定义为温度高于TH或低于L。
只要DS1820一上电，告警条件就保持在设置状态，直到另一次温度测量显示出非告警值，或者改变TH或T的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内。
贮存在EEPROM内的触发器值用于告警。
6）、读暂存存储器(Read Scratchpad) [BEh]
此命令读暂存存储器的内容。读开始于字节0，并继续经过暂存存储器，直至第九个字节(字节8，CRC)被读出为止。
如果不是所有位置均可读，那么主机可以在任何时候发出一复位以中止读操作。
7）、写暂存存储器(Write Scratchpad) [4Eh]
此命令写至DS1820的暂存存储器，以地址2开始。
接着写的两个字节将被保存在暂存存储器地址2和3之间中。
发出一个复位便可在任何处终止写操作。
8）、复制暂存存储器(Copy Scratchpad) [48h]
此命令把暂存存储器复制入DS1820的E存储器，把温度触发器字节存贮入非易失性存储器。
如果总线主机在此命令之后发出读时间片，那么只要DS1820正忙于把暂存存储器复制入E，它就会在总线上输出“0”:当复制过程完成之后，它将反回“1”。
如果由寄生电源供电，总线主机在发出此命令之后必须能立即强制上拉至少10ms。
9）、温度变换(Convert T) [44h]
此命令开始温度变换。不需要另外的数据。
温度变换将被执行，接着DS1820便保持在空闲状态。
如果总线主机在此命令之后发出读时间片，那么只要DS1820正忙于进行温度变换，它将在总线上输出“0”;当温度变换完成时，它便返回“1”。
如果由寄生电源供电，那么总线主机在发出此命令之后必须立即强制上拉至少2秒。
10）、重新调出E2(Recall E2) [B8h]
此命令把贮存在E中温度触发器的值重新调至暂存存储器，这种重新调出的操作在对DS1820上电时也自动发生，因此只要器件一接电，暂存存储器内就有有效的数据可供使用。
在此命令发出之后，对于所发出的第一个读数据时间片，器件都将输出其忙的标志“0”=忙,“1”=准备就绪。
11）、读电源(Read PowerSupply) [B4h]
对于在此命令送至DS1820之后所发出的第一读出数据的时间片，器件都会给出其电源方式的信号:“0”=寄生电源供电,“1”=外部电源供电。
3、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。
4、软件思路
1）、复位
/***********
*函数名: ds18b20_reset
*函数功能:复位DS18B20
*输入:无
*输出:无
**********/
void ds18b20_reset(void)
{
DS18B20_PORT=0; //拉低DQ
delay_10us(75); //拉低750us
DS18B20_PORT=1; //DQ=1
delay_10us(2); //20US
}
2）、检测DS18B20是否存在
/***********
*函数名: ds18b20_check
*函数功能:检测DS18B20是否存在
*输入:无
*输出: 1:未检测到DS18B20的存在，0:存在
**********/
u8 ds18b20_check(void)
{
u8 time_temp=0;
while(DS18B20_PORT&&time_temp<20) //等待DQ为低电平
{
time_temp++;
delay_10us(1);
}
if(time_temp>=20)return 1; //如果超时则强制返回1
else time_temp=0;
while((!DS18B20_PORT)&&time_temp<20) //等待DQ为高电平
{
time_temp++;
delay_10us(1);
}
if(time_temp>=20)return 1; //如果超时则强制返回1
return 0;
}
3）、读取温度
/********************************************************************
***********
*函数名: ds18b20_read_temperture
*函数功能:从ds18b20得到温度值
*输入:无
*输出:温度数据
*********************************************************************
**********/
float ds18b20_read_temperture(void)
{
float temp;
u8 dath=0;
u8 datl=0;
u16 value=0;
ds18b20_start();//开始转换
ds18b20_reset();//复位
ds18b20_check();
ds18b20_write_byte(0xcc);//SKIP ROM
ds18b20_write_byte(0xbe);//读存储器
datl=ds18b20_read_byte();//低字节
dath=ds18b20_read_byte();//高字节
value=(dath<<8)+datl;//合并为16位数据
if((value&0xf800)==0xf800)//判断符号位，负温度
{
value=(~value)+1; //数据取反再加1
temp=value*(-0.0625);//乘以精度
}
else //正温度
{
temp=value*0.0625;
}
return temp;
}
4）、温度转换
/********************************************************************
***********
*函数名: ds18b20_start
*函数功能:开始温度转换
*输入:无
*输出:无
*********************************************************************
**********/
void ds18b20_start(void)
{
ds18b20_reset();//复位
ds18b20_check();//检查DS18B20
ds18b20_write_byte(0xcc);//SKIP ROM
ds18b20_write_byte(0x44);//转换命令
}
四、代码实例
1、ds18b20
#ifndef _ds18b20_H
#define _ds18b20_H
#include "public.h"
//管脚定义
sbit DS18B20_PORT=P3^7; //DS18B20数据口定义
//函数声明
u8 ds18b20_init(void);
float ds18b20_read_temperture(void);
#endif
2、ds18b20
#include "ds18b20.h"
#include "intrins.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_reset
* 函数功能 : 复位DS18B20
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void ds18b20_reset(void)
{
DS18B20_PORT=0; //拉低DQ
delay_10us(75); //拉低750us
DS18B20_PORT=1; //DQ=1
delay_10us(2); //20US
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_check
* 函数功能 : 检测DS18B20是否存在
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:未检测到DS18B20的存在，0:存在
*******************************************************************************/
u8 ds18b20_check(void)
{
u8 time_temp=0;
while(DS18B20_PORT&&time_temp<20) //等待DQ为低电平
{
time_temp++;
delay_10us(1);
}
if(time_temp>=20)return 1; //如果超时则强制返回1
else time_temp=0;
while((!DS18B20_PORT)&&time_temp<20) //等待DQ为高电平
{
time_temp++;
delay_10us(1);
}
if(time_temp>=20)return 1; //如果超时则强制返回1
return 0;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_read_bit
* 函数功能 : 从DS18B20读取一个位
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1/0
*******************************************************************************/
u8 ds18b20_read_bit(void)
{
u8 dat=0;
DS18B20_PORT=0;
_nop_();_nop_();
DS18B20_PORT=1;
_nop_();_nop_(); //该段时间不能过长，必须在15us内读取数据
if(DS18B20_PORT)dat=1; //如果总线上为1则数据dat为1，否则为0
else dat=0;
delay_10us(5);
return dat;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_read_byte
* 函数功能 : 从DS18B20读取一个字节
* 输 入 : 无
* 输 出 : 一个字节数据
*******************************************************************************/
u8 ds18b20_read_byte(void)
{
u8 i=0;
u8 dat=0;
u8 temp=0;
for(i=0;i<8;i++)//循环8次，每次读取一位，且先读低位再读高位
{
temp=ds18b20_read_bit();
dat=(temp<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_write_byte
* 函数功能 : 写一个字节到DS18B20
* 输 入 : dat：要写入的字节
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void ds18b20_write_byte(u8 dat)
{
u8 i=0;
u8 temp=0;
for(i=0;i<8;i++)//循环8次，每次写一位，且先写低位再写高位
{
temp=dat&0x01;//选择低位准备写入
dat>>=1;//将次高位移到低位
if(temp)
{
DS18B20_PORT=0;
_nop_();_nop_();
DS18B20_PORT=1;
delay_10us(6);
}
else
{
DS18B20_PORT=0;
delay_10us(6);
DS18B20_PORT=1;
_nop_();_nop_();
}
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_start
* 函数功能 : 开始温度转换
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void ds18b20_start(void)
{
ds18b20_reset();//复位
ds18b20_check();//检查DS18B20
ds18b20_write_byte(0xcc);//SKIP ROM
ds18b20_write_byte(0x44);//转换命令
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_init
* 函数功能 : 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:不存在，0:存在
*******************************************************************************/
u8 ds18b20_init(void)
{
ds18b20_reset();
return ds18b20_check();
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : ds18b20_read_temperture
* 函数功能 : 从ds18b20得到温度值
* 输 入 : 无
* 输 出 : 温度数据
*******************************************************************************/
float ds18b20_read_temperture(void)
{
float temp;
u8 dath=0;
u8 datl=0;
u16 value=0;
ds18b20_start();//开始转换
ds18b20_reset();//复位
ds18b20_check();
ds18b20_write_byte(0xcc);//SKIP ROM
ds18b20_write_byte(0xbe);//读存储器
datl=ds18b20_read_byte();//低字节
dath=ds18b20_read_byte();//高字节
value=(dath<<8)+datl;//合并为16位数据
if((value&0xf800)==0xf800)//判断符号位，负温度
{
value=(~value)+1; //数据取反再加1
temp=value*(-0.0625);//乘以精度
}
else //正温度
{
temp=value*0.0625;
}
return temp;
}
3、mian.c
#include "public.h"
#include "smg.h"
#include "ds18b20.h"
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{
u8 i=0;
int temp_value;
u8 temp_buf[5];
ds18b20_init();//初始化DS18B20
while(1)
{
i++;
if(i%50==0)//间隔一段时间读取温度值，间隔时间要大于温度传感器转换温度时间
temp_value=ds18b20_read_temperture()*10;//保留温度值小数后一位
if(temp_value<0)//负温度
{
temp_value=-temp_value;
temp_buf[0]=0x40;//显示负号
}
else
temp_buf[0]=0x00;//不显示
temp_buf[1]=gsmg_code[temp_value/1000];//百位
temp_buf[2]=gsmg_code[temp_value%1000/100];//十位
temp_buf[3]=gsmg_code[temp_value%1000%100/10]|0x80;//个位+小数点
temp_buf[4]=gsmg_code[temp_value%1000%100%10];//小数点后一位
smg_display(temp_buf,4);
}
}
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