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DS18B20详细中文资料(二)
luker | 2016-06-15 11:21:22    阅读:210   发布文章

DS18B20的特点:

DS18B20 单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点:

( 1 )采用单总线的接口方式 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。

( 2 )测量温度范围宽,测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范围内,精度为 ± 0.5°C 。

( 3 )在使用中不需要任何外围元件。

( 4 )持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上,实现多点测温。

( 5 )供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。

( 6 )测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。

( 7 ) 负压特性电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。

( 8 )掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统,因此也就被设计者们所青睐。

DS18B20内部结构:

主要由4部分组成:64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码(CRC=X^8+X^5+X^4+1)。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

 

1.jpg

DS18B20管脚排列:

1. GND为电源地;

2. DQ为数字信号输入/输出端;

3. VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)

2.jpg 

DS18B20内部构成:

高速暂存存储器由9个字节组成,当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,对应的温度计算:当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。

 3.jpg

温度的低八位数据 0

温度的高八位数据 1

高温阀值 2

低温阀值 3

保留 4

保留 5

计数剩余值 6

每度计数值 7

CRC 校验 8

DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位二进制形式提供,形式表达,其中S为符号位。

4.jpg  

例如:

+125℃的数字输出07D0H

(正温度直接把16进制数转成10进制即得到温度值 )

-55℃的数字输出为 FC90H。

(负温度把得到的16进制数取反后加1 再转成10进制数)

5.jpg

DS18B20的工作时序:

初始化时序

6.jpg 

主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲,然后释放总线变为高电平,并在随后的480微秒时间内对总线进行检测,如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。

做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现,如果有,在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲,告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

写操作

7.jpg 

写周期最少为60微秒,最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0,则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束,然后释放总线为高电平。若主机想写1,在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平,一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样,在采样期内总线为高电平则为1,若采样期内总线为低电平则为0。

读操作

8.jpg 

对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时隙是从主机把单总线拉低之后,在1微秒之后就得释放单总线为高电平,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后,便开始送出数据,若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线,然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测,采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成

DS18B20 单线通信:

DS18B20 单线通信功能是分时完成的,他有严格的时隙概念,如果出现序列混乱, 1-WIRE 器件将不响应主机,因此读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行。根据 DS18B20 的协议规定,微控制器控制 DS18B20 完成温度的转换必须经过以下 3个步骤 :

(1)每次读写前对 DS18B20 进行复位初始化。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500us ,然后释放, DS18B20 收到信号后等待 16us~60us 左右,然后发出60us~240us 的存在低脉冲,主 CPU 收到此信号后表示复位成功。

(2)发送一条 ROM 指令

9.jpg 

(3)发送存储器指令

10.jpg 

具体操作举例:

现在我们要做的是让DS18B20进行一次温度的转换,那具体的操作就是:

1、主机先作个复位操作,

2、主机再写跳过ROM的操作(CCH)命令,

3、然后主机接着写个转换温度的操作命令,后面释放总线至少一秒,让DS18B20完成转换的操作。在这里要注意的是每个命令字节在写的时候都是低字节先写,例如CCH的二进制为11001100,在写到总线上时要从低位开始写,写的顺序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。整个操作的总线状态如下图。

11.jpg 

读取RAM内的温度数据。同样,这个操作也要接照三个步骤。

1、主机发出复位操作并接收DS18B20的应答(存在)脉冲。

2、主机发出跳过对ROM操作的命令(CCH)。

3、主机发出读取RAM的命令(BEH),随后主机依次读取DS18B20发出的从第0一第8,共九个字节的数据。如果只想读取温度数据,那在读完第0和第1个数据后就不再理会后面DS18B20发出的数据即可。同样读取数据也是低位在前的。整个操作的总线状态如下图:

12.jpg 

C语言代码

sbit DQ=P3^3;

uchar t; //设置全局变量,专门用于延时程序

bit Init_DS18B20(void)

{

bit flag;

DQ=1;

_nop_(); //??????????????? for(t=0;t

DQ=0;

for(t=0;t

DQ=1;

for(t=0;t

flag=DQ;

for(t=0;t

return flag;

}

uchar ReadOneChar(void)

{

uchar i=0;

uchar dat;

for(i=0;i

{

DQ=1;

_nop_();

DQ=0;

_nop_();

DQ=1; //人为拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平做准备

for(t=0;t

dat=1;

if(DQ==1)

{

dat|=0x80;

}

else

dat|=0x00;

for(t=0;t

}

return dat;

}

void WriteOneChar(uchar dat)

{

uchar i=0;

for(i=0;i

{

DQ=1;

_nop_();

DQ=0;

_nop_();// ??????????????????????????????????????????????

DQ=dat&0x01;

for(t=0;t

DQ=1; //释放数据线

for(t=0;t

dat=1;

}

for(t=0;t

}

void ReadyReadTemp(void)

{

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xcc);

WriteOneChar(0x44);

delaynms(1000); // ?????????????????????????? delaynms(200);

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xcc);

WriteOneChar(0xbe);

}

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