51单片机-第十一节-DS18B20温度传感器（One

51单片机-第十一节-DS18B20温度传感器（One_Wire单总线）

news2024/12/24 20:49:52

一、DS18B20温度传感器介绍：

DS18B20是一种数字温度传感器。

测温范围：-55C - +125C

通信接口：1-Wire（单总线）

二、引脚及应用电路：

很简单，电源，接地，通讯接口。

三、内部结构：

总图：

（1）备用电源

（2）器件地址

（3）控制器

（4）存储器

（5）存储器内部：

B1,B2存储最低有效温度和最高有效温度。

存储格式：其中MSB前6位是符号位

B2，B3是暂存器，掉电丢失。

B4是配置寄存器，用于管理传感器配置。

其中，E2PROM是掉电不丢失的存储器（见前文），里面可存B2 3 4数据，开机时自动导入B2 3 4

注：（2）器件地址相当于大门（3）控制器相当于管家（4）存储器相当于家

记住这个说法，有助于后面理解。

四、One_Wire单总线：

1、介绍：

One_Wire单总线是一种通用数据总线，用的比双总线少。

（1）一根通信线：DQ

（2）异步，半双工

2、时序结构：

（1）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。

（2）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后读取电平。此时若为0，说明拉低时长大于30us，故确认发送0，1同理。

发送一位的总时长应大于60us。

（3）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被读取总线电平（尽量贴近15us末尾）

读取为低电平则为0，高电平为1。

接收一位的总时长应大于60us。

3、注意：定时器冲突

由于One_Wire是单总线，所以是以绝对时间来进行判断，而判断的精度是微秒级的，这就要求在延时过程中不能被打断，因此与定时器中断冲突了。

解决：在One_Wire的函数中，执行操作前关闭定时器，执行后再打开。

新问题：有其他需要定时器控制的高精度部分时，会产生冲突，只用一个芯片，就是没办法的事。
这也是用绝对时间判断的单总线使用少的原因。

五、DS18B20操作流程：

初始化 ---》 ROM操作（控制大门）---》功能操作（通过管家控制家）

本节主要使用：

SKIP ROM【CCh】：跳过ROM，因为只有一个单片机，没有其他设备，无需选址。

CONVERT T【44h】：温度变化，将新感应到的温度放入存储器，温度值更新。

READ SCRATCHPAD【BEh】：读取存储器内容。

六、集成One_Wire单总线：

//OneWire单总线
sbit OneWire_DQ = P3 ^ 7;

unsigned char OneWire_Init()
{
	EA = 0;
	unsigned char i;
	unsigned char AckBit;
	OneWire_DQ = 1;
	OneWire_DQ = 0;	
	i = 247; while (--i);     //Delay500us，由延时计算器生成
	OneWire_DQ = 1;
	i = 32; while (--i);      //Delay70us
	AckBit = OneWire_DQ;
	i = 247; while (--i);
	EA = 1;
	return AckBit;
}

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	EA = 0;
	unsigned char i;
	OneWire_DQ = 0;
	i = 4; while (--i);   //10us
	OneWire_DQ = Bit;
	i = 24; while (--i);   //50us
	OneWire_DQ = 1;
	EA = 1;
}

unsigned char OneWire_ReceiveBit()
{
	EA = 0;
	unsigned char i;
	unsigned char Bit;
	OneWire_DQ = 0;
	i = 2; while (--i);   //5us
	OneWire_DQ = 1;
	i = 2; while (--i);   //5us
	Bit = OneWire_DQ;
	i = 24; while (--i);   //50us
	EA = 1;
	return Bit;
}

void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OneWire_SendBit(Byte & (0x01 << i));
	}
}

unsigned char OneWire_ReceiveByte()
{
	unsigned char i;
	unsigned char Byte = 0x00;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		if (OneWire_ReceiveBit())
		{
			Byte |= 0x01 << i;
		}
	}
	return Byte;
}

七、集成DS18B20：

//DS18B20温度传感器
#define DS18B20_SKIP_ROM            0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T           0x44
#define DS18B20_Read_SCTATCHPAD     0xBE
//更新温度
void DS18B20_ConvertT()
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}
//读取温度
float DS18B20_ReadT()
{
	unsigned char TLSB,TMSB;
	int Temp;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_Read_SCTATCHPAD);
	TLSB = OneWire_ReceiveByte();
	TMSB = OneWire_ReceiveByte();
	Temp = (TMSB << 8) | TLSB;
	T = Temp / 16.0;   //见温度存储格式，除以16相当于右移4位
	return T;
}

八、实战：实时显示温度：

float T;
void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1, 1, "Temperature:");
	Time0_Init();
	while (1)
	{
		DS18B20_ConvertT();
		T = DS18B20_ReadT();
		if (T < 0)
		{
			LCD_ShowChar(2, 1, '-');
			T = -T;
		}
		else
		{
			LCD_ShowChar(2, 1, '+');
		}
		LCD_ShowNum(2, 2, T, 3);//LCD这个函数只显示整数，自动丢失小数
		LCD_ShowChar(2, 5, '.');
		LCD_ShowNum(2, 2, (unsigned long)(T * 10000) % 10000, 4);
	}
}