单片机学习笔记---DS18B20温度读取

OneWire.c

模拟初始化的时序

模拟发送一位的时序

模拟接收一位的时序

模拟发送一个字节的时序

模拟接收一个字节的时序

OneWire.h

DS18B20.c

DS18B20数据帧

模拟温度变换的数据帧

模拟温度读取的数据帧

DS18B20.h

main.c

上一篇讲了DS18B20温度传感器的工作原理，这节开始代码演示！

新创建一个工程：DS18B20温度读取

将前面我们学过的几个模块化代码添加进来

然后创建main.c，DS18B20.c，DS18B20.h，OneWire.c和OneWire.h文件

开始代码讲解：

OneWire.c

首先我们根据原理图定义引脚

#include <REGX52.H>

//引脚定义
sbit OneWire_DQ=P3^7;

我们再根据上一篇讲的时序逐个定义函数写在OneWire.c里面

模拟初始化的时序

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

unsigned char OneWire_Init(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char AckBit;//返回值，应答位
	OneWire_DQ=1;//拉低之前确保是释放状态
    //因为我们在执行任何操作的时候都可以用初始化来打断它，
    //所以总线再初始化的时候还是有可能处于0的状态，所以先把它拉高再拉低
	OneWire_DQ=0;

	i = 247;while (--i);		//Delay 500us
	OneWire_DQ=1;//释放

    //等待15~60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机
	i = 32;while (--i);			//Delay 70us
    //我们直接延时70us后肯定已经到了从机拉低总线的状态了

    //然后直接可以读了
	AckBit=OneWire_DQ;//把IO口电平读出来赋值给应答位
    
    //初始化时有两个部分（复位和响应）,
    //每一部分时序至少480us，这部分我们已经Delay了70微秒，
    //为了将这段时序走完，再Delay 500us，那么这个时序肯定就走完了
	i = 247;while (--i);		//Delay 500us
	
    //最后是从机将释放总线，我们主要写主机的代码，
    //不体现从机的代码，所以不用管最后释放的这一步

    return AckBit;//返回应答位
}

怎么产生Delay 500us的那一行代码呢？

但因为我们初始化的条件说的是主机将总线拉低至少480us，为了保险起见，我们最好Delay500us

将500微秒的主体部分复制过来就是我们代码里的这部分：

模拟发送一位的时序

发送一位：主机将总线拉低60~120us（最大不能超过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

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i;
    //在这一步之前先给它置1也行，但是考虑到初始化后它一定是1了
	OneWire_DQ=0;//所以直接拉低就行

    //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
    //因此我们直接在10微秒的时候把bit放在线上
    //如果是0的话它肯定一直都是0，不会变化
    //如果是1的话它就会变成高位
	i = 4;while (--i);			//Delay 10us
    //由于调用一个函数就已经用了4us，所以我们直接生成一个14us的函数
	OneWire_DQ=Bit;//把bit放在线上
    
    //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
    //我们已经Delay了10us，（4us是调用一个函数的时间）
    //再生成一个Delay 54us的代码就走完了时序（4us是调用一个函数的时间）
	i = 24;while (--i);			//Delay 50us
	
    OneWire_DQ=1;//释放
}

模拟接收一位的时序

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

unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Bit;
	OneWire_DQ=0;//拉低
    //Delay 5us就生成9us的代码（因为调用函数就是4us了）
    //在这段时间里从机接着也拉低总线（我们写是主机的代码，不体现从机）
	i = 2;while (--i);			//Delay 5us
	OneWire_DQ=1;//释放
    
    //因为释放需要一定的时间，所以需要Delay
    //如果释放后立马读的话可能来不及恢复变成1
	i = 2;while (--i);			//Delay 5us

	Bit=OneWire_DQ;//读取并赋给Bit
    
	i = 24;while (--i);			//Delay 50us
	return Bit;//返回Bit
}

模拟发送一个字节的时序

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）

void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));//从低位到高位
	}
}

模拟接收一个字节的时序

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）

unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Byte=0x00;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<<i);}//从低位到高位
	}
	return Byte;
}

OneWire.h

在OneWire.c声明一下这些函数

#ifndef __ONEWIRE_H__
#define __ONEWIRE_H__

unsigned char OneWire_Init(void);
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit);
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void);
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte);
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void);

#endif

DS18B20.c

我们要在这文件中分别调用前面我们写好的函数，完成上一篇博客讲的这个数据帧

先定义一下我们要用到的三个指令：跳过ROM，温度变换，读暂存器。

#include <REGX52.H>
#include "OneWire.h"

//DS18B20指令
#define DS18B20_SKIP_ROM			0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T			0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 	0xBE

DS18B20数据帧

模拟温度变换的数据帧

温度变换：初始化→跳过ROM →开始温度变换

void DS18B20_ConvertT(void)
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}

模拟温度读取的数据帧

温度读取：初始化→跳过ROM →读暂存器→连续的读操作

除了写温度读取的数据帧之外，我们还要把读出来的两个温度字节合成16位并转换成十进制的温度值

float DS18B20_ReadT(void)
{
	unsigned char TLSB,TMSB;//暂存器的第一个字节和第二个字节
	int Temp;//中间变量
	float T;//T表示实际温度，float型既可以表示正负也可以表示小数
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);
    //一旦发完这个指令，总线的控制权就交给从机了

	TLSB=OneWire_ReceiveByte();
	TMSB=OneWire_ReceiveByte();
    //这样就把暂存器里前两个字节（温度字节的数据）给读出来了

    //转换温度
	Temp=(TMSB<<8)|TLSB;//两个字节合成16位
    //TMSB<<8将第二个字节放到高位上

    //无符号的TLSB,TMSB合成16位数后本身包含了符号位
    //无符号的转换成有符号的int内容没有改变
    //我们可以通过上面的示例图看到合成16位后bit4才是温度整数值的最低位
    //二进制数向左挪一位和乘以2是一样的，往左挪4位就是乘以16
    //因为实际值的最后一位代表2的-4次方，变为2的0次方相差16倍
    //为了不损失精度，就将Temp往右挪4位，转换成实际温度就除以16


    //如果还是看不懂的话，可以用十进制来做个类比：比如本来是1.0001结果把小数点擦掉饿了，
    //是不是成了10001，这就扩大了一万倍，想要准确的话就要除以1000

    //这就可以理解了，我们将两个字节拼成了16位的二进制数据之后赋给int型的Temp，
    //那么我们16就都成了整数了，
    //为了保证最后四位还是我们的小数位，就要将小数点往左移4位，那么除以几呢？
    //2的-4次方到2的0次方相差16倍，相当于Temp比实际的温度值T扩大了16倍，想要得到T那就是除以16

	T=Temp/16.0;
	return T;
}

DS18B20.h

声明一下这两个函数

#ifndef __DS18B20_H__
#define __DS18B20_H__

void DS18B20_ConvertT(void);
float DS18B20_ReadT(void);

#endif

main.c

先定义一个实际温度值T

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"

float T;

再写主程序

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)				//如果温度小于0
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'-');	//显示负号
			T=-T;			//将温度变为正数
		}
		else				//如果温度大于等于0
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'+');	//显示正号
		}
		LCD_ShowNum(2,2,T,3);		//显示温度整数部分，浮点型转换整型自动忽略小数位
		LCD_ShowChar(2,5,'.');		//显示小数点
		LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(T*10000)%10000,4);//显示温度小数部分
        //T*10000将小数挪成整数部分
        //(unsigned long)(T*10000)强制类型转换成(unsigned long)，因为它超过了unsigned int
        //小数部分丢弃并且能够取余了
        //(T*10000)%10000得到10000的后四位
	}
}

效果请看视频：

DS18B20温度读取

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