DS18B20數(shù)字溫度傳感器概述及控制時序

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用戶可編程的非易失性且具有過溫和低溫觸發(fā)報警的報警功能。 DS18B20采用的1-Wire通信即僅采用一個數(shù)據(jù)線（以及地）與微控制器進行通信，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

• 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4.7k的上拉電阻，以增強數(shù)據(jù)的抗干擾能力。

三． 控制時序

1.初始化時序

與DS18B20所有的通信都是由初始化時序開始的，該時序包括從主設(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
  DSPORT = 0;         //單片機將DQ拉低
  Delay_DS18B20(80);   //精確延時，大于480us
  DSPORT = 1;         //拉高總線
  Delay_DS18B20(14);
  x = DSPORT;           //稍做
return x;//初始化成功
}

2.讀時序

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

根據(jù)以上讀0及1的時序，便可實現(xiàn)讀取一個完整字節(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.寫時序

僅在讀時段期間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，必須及時地生成讀時段，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]命令后生成讀時段，以便獲得在“DS18B20功能命令”表中提到的操作信息。 時序如圖：

根據(jù)以上寫0及1的時序，便可實現(xiàn)寫入一個完整字節(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

要讀取一個完整的溫度值，需要根據(jù)以上流程進行操作。 先對DS18B20進行復(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，就不用這個延時了
}
/*******************************************************************************
* 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;//因為數(shù)據(jù)處理有小數(shù)點所以將溫度賦給一個浮點型變量
    //如果溫度是正的那么，那么正數(shù)的原碼就是補碼它本身
    temp=tp*0.0625*100+0.5;  
    //留兩個小數(shù)點就*100，+0.5是四舍五入，因為C語言浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時候把小數(shù)點
    //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1了，小于0.5的就
    //算加上0.5，還是在小數(shù)點后面。
  }
  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"); 
}