DS18B20 数字温度计特点

科技绿洲 2023-09-11 2818

描述

一.DS18B20特点

DS18B20 数字温度计提供12位(二进制)温度读数的数字型传感器。传感器仅需要单总线接口与CPU连接，实现信号送入 DS18B20 或从 DS18B20 送出。传感器内部框图如下：

数据线

DS18B20内部框图

DS18B20的电源可以由数据线本身提供（如框图所示），可不需要再接外部电源，因此从CPU到DS18B20仅需一条数据线和地线。
内部的64位ROM 只读存储器，用于存放DS18B20 ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时厂家已设置好，用户不可更改。
RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。

数据线

DS18B20内部RAM图

第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。

二.DS18B20连接图

DS18B20电源连接方式有两种，可通过数据线供电或者电源引脚直接供电；此外，无论哪种连接方式，数据线都需要外置4.7k的上拉电阻。

数据线

数据线供电的连接方式

数据线

外部电源供电的连接方式

三.DS18B20控制时序分析

1.复位时序

时序见图，主机总线发送一复位脉冲(最短为 480us，最长960us的低电平信号)；接着主机将总线拉到高电平，释放总线并进入引脚接收状态；DS18B20 在检测到总线的上升沿之后等待15-60us，接着DS18B20发出存在脉冲(低电平持续 60-240 us) 。主机总线检测到低电平时间在140us内，则检测到DS18B20的应答。

数据线

//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)    
{                 
  DS18B20_IO_OUT(); //SET IO OUTPUT
  DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低DQ
  delay_us(750);    //拉低750us
  DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
  delay_us(15);     //15US
}


//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)     
{   
  u8 retry=0;
  DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT  
  while (DS18B20_DQ_IN&&retry< 200)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  };  
  if(retry >=200)return 1;
  else retry=0;
  while (!DS18B20_DQ_IN&&retry< 240)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  };
  if(retry >=240)return 1;     
  return 0;
}

2.写时序

当主机总线从高拉至低电平时就产生写时间隙，见图时序图，从下降沿开始15us之内应将所需写的位送到总线上，DS18B20在15-60us间对总线采样，若低电平写入的位是0，若高电平，则写入的位是1，连续写入位数的间隙应大于1us。

数据线

//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)     
 {             
    u8 j;
    u8 testb;
    DS18B20_IO_OUT();//SET IO OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++)
    {
        testb=dat&0x01;
        dat=dat > >1;
        if (testb)
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;// 写入1
            delay_us(2);                            
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            delay_us(60);             
        }
        else
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;// 写入0
            delay_us(60);             
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            delay_us(2);                          
        }
    }
}

3.读时序

主机总线从高拉至低电平时，总线只须保持低电平1us以上后，将总线拉高，产生读时间隙，如图：

数据线

读时间在Trc后到15us内有效，也就是说 t z 时刻前主机必须完成读位，并在 Tinit后的 60us ~ 120 us内释放总线。主机引脚读取总线状态，若低电平读取的位是0，若高电平，则读取的位是1，连续读取位数的间隙应大于1us。

数据线

//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void)     // read one bit
{
    u8 data;
    DS18B20_IO_OUT();//SET IO OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT=0;
    delay_us(2);
    DS18B20_DQ_OUT=1;
    DS18B20_IO_IN();//SET IO INPUT
    delay_us(12);
    if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
    else data=0;  
    delay_us(50);           
    return data;
}


//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void)    // read one byte
{        
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
    for (i=1;i<=8;i++)
    {
        j=DS18B20_Read_Bit();
        dat=(j< < 7)|(dat > >1);
    }          
    return dat;
}

4.读取DS18B20温度值

DS18B20读取温度值步骤如下，其中单个传感器无需匹配ROM，所以程序中跳过匹配ROM。

数据线

//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250）
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
    u8 temp;
    u8 TL,TH;
    short tem;
    DS18B20_Start ();                    // ds1820 开始转换
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Check();  
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);// 跳过匹配ROM
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);// 转换   
    TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB   
    TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB  
    if(TH >7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL;
        temp=0;//温度为负  
    }else temp=1;//温度为正      
    tem=TH; //获得高八位
    tem< <=8;    
    tem+=TL;//获得底八位
    tem=(float)tem*0.625;//转换     
    if(temp)return tem; //返回温度值
    else return -tem;    
}

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