DS18B20數(shù)字溫度傳感器概述及控制時(shí)序

一． 概述

DS18B20數(shù)字溫度傳感器提供9-Bit到12-Bit的攝氏溫度測量精度和一個(gè)用戶可編程的非易失性且具有過溫和低溫觸發(fā)報(bào)警的報(bào)警功能。 DS18B20采用的1-Wire通信即僅采用一個(gè)數(shù)據(jù)線（以及地）與微控制器進(jìn)行通信，采集數(shù)據(jù)的精度為12bit。

該傳感器的溫度檢測范圍為-55℃至+125℃，并且在溫度范圍超過-10℃至85℃之外時(shí)還具有+-0.5℃的精度。 此外，DS18B20可以直接由數(shù)據(jù)線供電而不需要外部電源供電。

二． 電氣參數(shù)

1.特點(diǎn)

• 供電電壓：3.0V-5.5V。
• 測量溫度范圍:-55~+125℃
• 精度:±0.5℃
• 數(shù)據(jù)傳輸：“一線總線”的數(shù)字方式傳輸
• 采集精度：可以由用戶自定義為9-Bits至12-Bits。

2.引腳說明

3.參考電路圖

DS18B20供電一般采用外部供電方式，并且在數(shù)據(jù)線上并聯(lián)一個(gè)4.7k的上拉電阻，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的抗干擾能力。

三． 控制時(shí)序

1.初始化時(shí)序

與DS18B20所有的通信都是由初始化時(shí)序開始的，該時(shí)序包括從主設(shè)備發(fā)出的復(fù)位脈沖及從DS18B20響應(yīng)的存在脈沖組成。 如圖所示。

當(dāng)DS18B20響應(yīng)復(fù)位信號的存在脈沖后，則其向主設(shè)備表明其在該總線上，并且已經(jīng)做好操作命令。

/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20Init
* 函數(shù)功能       : 初始化
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 初始化成功返回1，失敗返回0
*******************************************************************************/
uchar Ds18b20Init()
{
  unsigned char x=0;
  DSPORT = 1;         //DQ復(fù)位
  Delay_DS18B20(8);    //稍做延時(shí)
  DSPORT = 0;         //單片機(jī)將DQ拉低
  Delay_DS18B20(80);   //精確延時(shí)，大于480us
  DSPORT = 1;         //拉高總線
  Delay_DS18B20(14);
  x = DSPORT;           //稍做
return x;//初始化成功
}

2.讀時(shí)序

寫時(shí)段有兩種情況：“寫1”時(shí)段和“寫0”時(shí)段。 主設(shè)備通過寫1時(shí)段來向DS18B20中寫入邏輯1以及通過寫0時(shí)段來向DS18B20中寫入邏輯0。 每個(gè)寫時(shí)段最小必須有60us的持續(xù)時(shí)間且獨(dú)立的寫時(shí)段間至少有1us的恢復(fù)時(shí)間。 兩個(gè)寫時(shí)段都是由主設(shè)備通過將1-Wire總線拉低來進(jìn)行初始化，如圖。

根據(jù)以上讀0及1的時(shí)序，便可實(shí)現(xiàn)讀取一個(gè)完整字節(jié)的函數(shù)，如下：

/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20ReadByte
* 函數(shù)功能       : 讀取一個(gè)字節(jié)
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : dat
*******************************************************************************/
uchar Ds18b20ReadByte()
{
  unsigned char i=0;
  unsigned char dat = 0;
  for (i=8;i>0;i--)
  {
    DSPORT = 0;     // 給脈沖信號
    dat>>=1;
    DSPORT = 1;     // 給脈沖信號
    if(DSPORT)
    dat|=0x80;
    Delay_DS18B20(4);
  }
  return(dat);
}

3.寫時(shí)序

僅在讀時(shí)段期間DS18B20才能向主設(shè)備傳送數(shù)據(jù)。 因此，主設(shè)備在執(zhí)行完讀暫存寄存器[BEh]或讀取供電模式[B4h]后，必須及時(shí)地生成讀時(shí)段，這樣DS18B20才能提供所需的數(shù)據(jù)。 此外，主設(shè)備可以在執(zhí)行完轉(zhuǎn)換溫度[指令：44h]或拷貝EEPROM[指令：B8h]命令后生成讀時(shí)段，以便獲得在“DS18B20功能命令”表中提到的操作信息。 時(shí)序如圖：

根據(jù)以上寫0及1的時(shí)序，便可實(shí)現(xiàn)寫入一個(gè)完整字節(jié)的函數(shù)，如下：

/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20WriteByte
* 函數(shù)功能       : 向18B20寫入一個(gè)字節(jié)
* 輸    入         : com
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void Ds18b20WriteByte(uchar dat)
{
  unsigned char i=0;
  for (i=8; i>0; i--)
  {
    DSPORT = 0;
    DSPORT = dat&0x01;
    Delay_DS18B20(5);
    DSPORT = 1;
    dat>>=1;
  }
}

四． 控制程序

1.讀取溫度流程

要讀取一個(gè)完整的溫度值，需要根據(jù)以上流程進(jìn)行操作。 先對DS18B20進(jìn)行復(fù)位操作，再發(fā)送開始轉(zhuǎn)換指令（指令值：0x44），再發(fā)送復(fù)位操作，等待DS18B20應(yīng)答后，發(fā)送讀取溫度指令，最后就可以讀取16位的數(shù)據(jù)（有限位最大為12位）。

2.讀取溫度程序

/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20ChangTemp
* 函數(shù)功能       : 讓18b20開始轉(zhuǎn)換溫度
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void  Ds18b20ChangTemp()
{
  Ds18b20Init();
  Delay1ms(1);
  Ds18b20WriteByte(0xcc);    //跳過ROM操作命令     
  Ds18b20WriteByte(0x44);      //溫度轉(zhuǎn)換命令
//  Delay1ms(100);  //等待轉(zhuǎn)換成功，而如果你是一直刷著的話，就不用這個(gè)延時(shí)了
}
/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20ReadTempCom
* 函數(shù)功能       : 發(fā)送讀取溫度命令
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void  Ds18b20ReadTempCom()
{  
  Ds18b20Init();
  Delay1ms(1);
  Ds18b20WriteByte(0xcc);   //跳過ROM操作命令
  Ds18b20WriteByte(0xbe);   //發(fā)送讀取溫度命令
}
/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : Ds18b20ReadTemp
* 函數(shù)功能       : 讀取溫度
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 溫度值
*******************************************************************************/
int Ds18b20ReadTemp()
{
  int temp = 0;
  uchar tmh, tml;




  Ds18b20ChangTemp();         //先寫入轉(zhuǎn)換命令
  Ds18b20ReadTempCom();      //然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令
  tml = Ds18b20ReadByte();    //讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié)
  tmh = Ds18b20ReadByte();    //再讀高字節(jié)
  temp = tmh;
  temp <<= 8;
  temp |= tml;
  return temp;
}
/*******************************************************************************
* 函 數(shù) 名         : GetTemp
* 函數(shù)功能       : 串口輸出溫度值
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
Void GetTemp(void)
{
  int temp;
  float tp; 
  ET0 = 0;
  temp = Ds18b20ReadTemp();
  ET0 = 1;
  if(temp<= 0)            //當(dāng)溫度值為負(fù)數(shù)
    {
//    temp=temp-1;
//    temp=~temp;
//    tp=temp;
//    temp=tp*0.0625*100+0.5;  
        Uart_SendString("Overrate!\\r\\n");    //超過量程
    }
   else
  {      
    tp=temp;//因?yàn)閿?shù)據(jù)處理有小數(shù)點(diǎn)所以將溫度賦給一個(gè)浮點(diǎn)型變量
    //如果溫度是正的那么，那么正數(shù)的原碼就是補(bǔ)碼它本身
    temp=tp*0.0625*100+0.5;  
    //留兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)就*100，+0.5是四舍五入，因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1743/" target="_blank">C語言浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時(shí)候把小數(shù)點(diǎn)
    //后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進(jìn)1了，小于0.5的就
    //算加上0.5，還是在小數(shù)點(diǎn)后面。
  }
  Uart_SendString("The Current Temperature is: ");
  Uart_SendByte((temp% 10000 / 1000) + 0x30);
  Uart_SendByte((temp% 1000 / 100) + 0x30);
  Uart_SendByte('.');
  Uart_SendByte((temp% 100 / 10) + 0x30);
  Uart_SendByte((temp% 10) + 0x30);
  Uart_SendString("℃\\r\\n"); 
}