目录

DS18B20

DS18B20介绍

引脚及应用电路

内部结构框图

储存器结构

单总线

单总线介绍

电路规范

电源供电​

寄生供电

时序结构

操作流程

数据帧

温度存储格式

代码

运行效果

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        今天我们要做的是一个温度计，因为江西这几天的温度太高了，所以就产生了去测一下室外温度的想法，所以我就在下午5点左右带着单片机去了室外，开始了测温。不过呆了一分钟不到就溜了，哈哈哈！

DS18B20

DS18B20介绍

• 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

引脚及应用电路

        这是 DS18B20 的原理图，本身难度不大，主要就是关于单总线的知识，我们后面会详细介绍。

内部结构框图

• 64-BIT ROM：作为器件地址，用于总线通信的寻址
• SCRATCHPAD（暂存器）：用于总线的数据交互
• EEPROM：用于保存温度触发阈值和配置参数

        左边是上拉电阻，下方是有电源时走的线路，上方是DQ单总线走的线路。先通过一个ROM寻址，相当于大门的功能，然后是内存控制，相当于管家，再到RAM关联的设备，这大概就是内部的结构，在图中都有说明。 

储存器结构

单总线

单总线介绍

• 单总线（1-Wire BUS）是由Dallas公司开发的一种通用数据总线
• 一根通信线：DQ
• 异步、半双工
• 单总线只需要一根通信线即可实现数据的双向传输，当采用寄生供电时，还可以省去设备的VDD线路，此时，供电加通信只需要DQ和GND两根线

电路规范

• 设备的DQ均要配置成开漏输出模式
• DQ添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
• 若此总线的从机采取寄生供电，则主机还应配一个强上拉输出电路

寄生供电

时序结构

        初始化：主机将总线拉低至少480us，然后释放总线，等待15~60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机，之后从机将释放总线

        发送一位：主机将总线拉低60~120us，然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后（典型值）读取电平，整个时间片应大于60us

        接收一位：主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，并在拉低后15us内读取总线电平（尽量贴近15us的末尾），读取为低电平则为接收0，读取为高电平则为接收1 ，整个时间片应大于60us

        发送一个字节：连续调用8次发送一位的时序，依次发送一个字节的8位（低位在前）

        注：有些同学可能觉得读和写如此相似，单片机怎么去区分是读还是写呢？其实单片机默认为写入，相当于课堂上默认老师先说话一样，然后给出相应的指令，才能读取，相当于老师让我们回答问题之后，学生才能说话一样。

        接收一个字节：连续调用8次接收一位的时序，依次接收一个字节的8位（低位在前）

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

数据帧

温度存储格式

        以补码的形式存储，便于计算机进行计算，有不了解的同学可以去看我的数电笔记。计算转换的过程如下所示：

代码

        介绍完了硬件部分，我们接下来就来编写代码实现其功能吧！

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首先是单总线的代码部分，如下所示：

// OneWire.c
#include 
 
//DQ引脚定义
sbit OneWire_DQ=P3^7;
 
/**
  * @brief  单总线初始化
  * @param  无
  * @retval 从机响应位，0为响应，1为未响应
  */
unsigned char OneWire_Init(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char AckBit;
	OneWire_DQ=1;
	OneWire_DQ=0;
	i = 227;while (--i);		//@11.0592MHz Delay 500us
	OneWire_DQ=1; //释放
	i = 34;while (--i);			//Delay 80us
	AckBit=OneWire_DQ;		// 应答
	i = 227;while (--i);		//Delay 500us
	return AckBit;
}
 
/**
  * @brief  单总线发送一位
  * @param  Bit 要发送的位
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=0;
	i = 3;while (--i);			//Delay 10us
	OneWire_DQ=Bit;
	i = 22;while (--i);			//Delay 50us
	OneWire_DQ=1;
}
 
/**
  * @brief  单总线接收一位
  * @param  无
  * @retval 读取的位
  */
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Bit;
	OneWire_DQ=0;
	i = 2;while (--i);			//Delay 6us
	OneWire_DQ=1;
	i = 2;while (--i);			//Delay 6us
	Bit=OneWire_DQ;
	i = 22;while (--i);			//Delay 50us
	return Bit;
}
 
/**
  * @brief  单总线发送一个字节
  * @param  Byte 要发送的字节
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OneWire_SendBit(Byte&(0x01<
	}
}
 
/**
  * @brief  单总线接收一个字节
  * @param  无
  * @retval 接收的一个字节
  */
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Byte=0x00;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<
	}
	return Byte;
}

然后是DS18B20的代码，如下所示：

// DS18B20.c
#include 
#include "OneWire.h"
 
//DS18B20指令
#define DS18B20_SKIP_ROM			0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T			0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 	0xBE
 
/**
  * @brief  DS18B20开始温度变换
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS18B20_ConvertT(void)
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}
 
/**
  * @brief  DS18B20读取温度
  * @param  无
  * @retval 温度数值
  */
float DS18B20_ReadT(void)
{
	unsigned char TLSB,TMSB;
	int Temp;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);
	TLSB=OneWire_ReceiveByte();
	TMSB=OneWire_ReceiveByte();
	Temp=(TMSB<<8)|TLSB;
	T=Temp/16.0; 	// 右移4位，取小数
	return T;
}

最后就是我们代码的主函数了，代码如下所示：

// main.c
#include 
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"
 
float T;
 
void main()
{
	DS18B20_ConvertT();		//上电先转换一次温度，防止第一次读数据错误
	Delay(1000);			//等待转换完成
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Temperature:");
	while(1)
	{
		DS18B20_ConvertT();	//转换温度
		T=DS18B20_ReadT();	//读取温度
		if(T<0)				
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'-');	//显示负号
			T=-T;			//将温度变为正数
		}
		else				
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'+');	//显示正号
		}
		LCD_ShowNum(2,2,T,3);		//显示温度整数部分
		LCD_ShowChar(2,5,'.');		
		LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(T*10000)%10000,4);//显示温度小数部分
	}
}

运行效果

        感觉温度应该还可以升，但是等不了了，30秒左右温度就到了44度，（刚出去的时候就有40多度）然后就先回去了，这还是下午5点，中午两点都不敢去尝试。（其实是还没睡醒，哈哈哈！）