ds18b20应用程序实例分析
传感器
描述
DS18B20，是一款强大的测温传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，所以是开发中必不可少的一个芯片，为了方便大家上手
DS18B20温度传感器是DALLAS公司生产的1-wire式单总线器件，具有线路简单，体积小的特点，用它组成的温度测量系统线路非常简单，只要求一个端口即可实现通信。温度测量范围在－55℃～+125℃之间，分辨率可以从9~12位选择，内部还有温度上、下限报警设置。每个DS18B20芯片都有唯一的序列号，所以可以利用多个DS18B20同时连接在同一条总线上，组成多点测温系统。但最多只能连接8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
DS18B20 的初始化：
根据 DS18B20 的通讯协议，主机（单片机）控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位操作，复位成功后发送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒，然后释放，当 DS18B20 收到信号后等待 16～60 微秒左右，后发出 60～240 微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复位成功。
（1） 先将数据线 DQ 置高电平“1”。
（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）
（3） 数据线拉到低电平“0”。
（4） 延时 750 微秒（该时间的时间范围可以从 480 到 960 微秒）。
（5） 数据线拉到高电平“1”。
（6） 延时等待（如果初始化成功则在 15 到 60 微妙时间之内产生一个由 DS18B20 所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。
（7） 若 CPU 读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要 480 微秒。
（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。
初始化程序如下：
uchar Init_DS18B20（）
{
uchar status; //status 为 DS18B20 返回的状态
DQ = 1;
Delay（8）;
DQ = 0;
Delay（90）;
DQ = 1;
Delay（8）;
status=DQ;
Delay（100）;
DQ = 1;
return status;
}
DS18B20 应用举例（一）
如下图所示：DQ 通过 4.7K 上拉电阻外接正电源（由于单总线为开漏所以需要外接一个 4.7K 的上拉电阻），并连接单片机 P3.3 口。
本例中，1602LCD 显示 DS18B20 所测量的外部温度，调节 DS18B20 模拟改变外界温度时，新的温度将刷新显示在 LCD 上
C 程序如下：
由于本例仅保存一位小数，温度小数位对照表 df_Table［］将 0000~1111 对应的 16 个不同的小数进行四舍五入，例如，当读取的温度低字节低 4 位为 0101 时，对应的温度应为 2 -2 +2-4 =0.3125≈0.3，因此数组第 5 个元素（对应 0101）的值为 3；又如，如果低 4 位为 0110，对应的温度为 2 -2 +2-3 =0.375≈0.4，因此，数组第 6 个元素（对应 0110）取值为 4。
#include #include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define delay4us（） {_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;} //12MHZ 系统频率下，延时 4us
sbit DQ = P3^3;
sbit LCD_RS = P2^0;
sbit LCD_RW = P2^1;
sbit LCD_EN = P2^2;
uchar code Temp_Disp_Title［］={“Current Temp ： ”}; //1602 液晶第一行显示内容
uchar Current_Temp_Display_Buffer［］={“ TEMP： ”}; //1602 液晶第二行显示内容
uchar code df_Table［］={ 0，1，1，2，3，3，4，4，5，6，6，7，8，8，9，9 }; //温度小数位对照表
uchar CurrentT = 0; //当前读取的温度整数部分
uchar Temp_Value［］={0x00，0x00}; //从 DS18B20 读取的温度值
uchar Display_Digit［］={0，0，0，0}; //待显示的各温度数位
bit DS18B20_IS_OK = 1; //DS18B20 正常标志
void DelayXus（uint x） //延时 1
{
uchar i;
while（x--）
{
for（i=0;i《200;i++）;
}
}
bit LCD_Busy_Check（） //LCD 忙标志，返回值为 1602LCD 的忙标志位，为 1 表示忙
{
bit result;
LCD_RS = 0;
LCD_RW = 1;
LCD_EN = 1;
delay4us（）;
result = （bit）（P0&0x80）;
LCD_EN=0;
return result;
}
void Write_LCD_Command（uchar cmd） //1602LCD 写指令函数
{
while（LCD_Busy_Check（））;
LCD_RS = 0;
LCD_RW = 0;
LCD_EN = 0; _
nop_（）;
_nop_（）;
P0 = cmd;
delay4us（）;
LCD_EN = 1;
delay4us（）;
LCD_EN = 0;
}
void Write_LCD_Data（uchar dat） //1602LCD 写数据函数
{
while（LCD_Busy_Check（））;
LCD_RS = 1;
LCD_RW = 0;
.LCD_EN = 0;
P0 = dat; delay4us（）;
LCD_EN = 1;
delay4us（）;
LCD_EN = 0;
}
void LCD_Initialise（） //1602LCD 初始化
{
Write_LCD_Command（0x01）;
DelayXus（5）;
Write_LCD_Command（0x38）;
DelayXus（5）;
Write_LCD_Command（0x0c）;
DelayXus（5）;
Write_LCD_Command（0x06）;
DelayXus（5）;
{
void Set_LCD_POS（uchar pos） //1602LCD 设置显示位置
}
Write_LCD_Command（pos|0x80）;
}
void Delay（uint x） //延时 2
{
while（x--）;
}
uchar Init_DS18B20（） //初始化（或者说复位）DS18B20
{
uchar status;
DQ = 1;
Delay（8）;
DQ = 0;
Delay（90）;
DQ = 1;
Delay（8）;
status=DQ;
Delay（100）;
DQ = 1;
return status;
}
uchar ReadOneByte（） //从 DS18B20 读一字节数据
{
uchar i，dat=0;
DQ = 1;
_nop_（）;
for（i=0;i《8;i++）
{
DQ = 0;
dat 》》= 1;
DQ = 1;
_nop_（）;
_nop_（）;
if（DQ）
dat |= 0X80;
Delay（30）;
DQ = 1;
}
return dat;
void WriteOneByte（uchar dat） //从 DS18B20 写一字节数据
{
uchar i;
for（i=0;i《8;i++）
{
DQ = 0;
DQ = dat& 0x01;
Delay（5）;
DQ = 1; dat 》》= 1;
}
}
void Read_Temperature（） //从 DS18B20 读取温度值
{
if（Init_DS18B20（）==1） //DS18B20 故障
DS18B20_IS_OK=0;
else
{
WriteOneByte（0xcc）; //跳过序列号命令
WriteOneByte（0x44）; //启动温度转换命令
Init_DS18B20（）; //复位 DS18B20（每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位操作）
WriteOneByte（0xcc）; //跳过序列号命令
WriteOneByte（0xbe）; //读取温度寄存器
Temp_Value［0］ = ReadOneByte（）; //读取温度低 8 位（先读低字节，再读高字节，）
Temp_Value［1］ = ReadOneByte（）;//读取温度高 8 位 （每次只能读一个字节） DS18B20_IS_OK=1; //DS18B20 正常
}
}
void Display_Temperature（） //在 1602LCD 上显示当前温度
{
uchar i;
uchar t = 150， ng = 0; //延时值与负数标志
if（（Temp_Value［1］&0xf8）==0xf8） //高字节高 5 位如果全为 1，则为负数，为负数时取反
{ //加 1，并设置负数标志为 1
Temp_Value［1］ = ~Temp_Value［1］;
Temp_Value［0］ = ~Temp_Value［0］+1;
if（Temp_Value［0］==0x00） //若低字节进位，则高字节加 1
Temp_Value［1］++;
ng = 1; //设置负数标志为 1
}
Display_Digit［0］ = df_Table［Temp_Value［0］&0x0f］; //查表得到温度小数部分
}
}
//获取温度整数部分（低字节低 4 位清零，高 4 位右移 4 位）+（高字节高 5 位清零， //低三位左移 4 位）
CurrentT = （（Temp_Value［0］&0xf0）》》4） | （（Temp_Value［1］&0x07）《《4）;
/ //将温度整数部分分解为 3 位待显示数字
Display_Digit［3］ = CurrentT/100;
Display_Digit［2］ = CurrentT%100/10;
Display_Digit［1］ = CurrentT%10;
//刷新 LCD 缓冲 //加字符 0 是为了将待数字转化为字符显示
Current_Temp_Display_Buffer［11］ = Display_Digit［0］ + ‘0’;
Current_Temp_Display_Buffer［10］ = ‘。’;
Current_Temp_Display_Buffer［9］ = Display_Digit［1］ + ‘0’;
Current_Temp_Display_Buffer［8］ = Display_Digit［2］ + ‘0’;
Current_Temp_Display_Buffer［7］ = Display_Digit［3］ + ‘0’;
if（Display_Digit［3］ == 0） //高位为 0 时不显示
Current_Temp_Display_Buffer［7］ = ‘ ’;
if（Display_Digit［2］ == 0&&Display_Digit［3］==0） //高位为 0，且次高位为 0，则次高位不显示
Current_Temp_Display_Buffer［8］ = ‘ ’;
//负号显示在恰当位置
if（ng）
{
if（Current_Temp_Display_Buffer［8］ == ‘ ’）
Current_Temp_Display_Buffer［8］ = ‘-’;
else
if（Current_Temp_Display_Buffer［7］ == ‘ ’）
Current_Temp_Display_Buffer［7］ = ‘-’;
else
Current_Temp_Display_Buffer［6］ = ‘-’;
}
Set_LCD_POS（0x00）; //第一行显示标题
for（i=0;i《16;i++）
{
Write_LCD_Data（Temp_Disp_Title［i］）;
}
Set_LCD_POS（0x40）; //第二行显示当前温度
for（i=0;i《16;i++）
{
Write_LCD_Data（Current_Temp_Display_Buffer［i］）;
}
//显示温度符号
Set_LCD_POS（0x4d）;
Write_LCD_Data（0x00）;
Set_LCD_POS（0x4e）;
Write_LCD_Data（‘C’）;
}
void main（） //主函数
{
LCD_Initialise（）;
Read_Temperature（）;
Delay（50000）;
Delay（50000）;
while（1）
{
Read_Temperature（）;
if（DS18B20_IS_OK）
Display_Temperature（）;
DelayXus（100）;
}
}
Proteus 仿真运行结果如下：
DS18B20的应用实例二
#include《reg51.h》
sbit DQ=P3^0;
sbit d1=P2^0;
sbit d2=P2^1;
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar temp_value;
uchar code table［］={0X3F，0X06，0X5B，0X4F，0X66，0X6D，0X7D，0X07，0X7F，0X6F};
void delay_18B20（uint i）
{
while（i--）;
}
void Init_DS18B20（void）
{
uchar x=0;
DQ = 1; //DQ复位
delay_18B20（8）; //稍做延时
DQ = 0; //单片机将DQ拉低
delay_18B20（80）; //精确延时 大于 480us
DQ = 1; //拉高总线
delay_18B20（14）;
x=DQ; //稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败
delay_18B20（20）;
}
uchar ReadOneChar（void）
{
uchar i=0;
uchar dat = 0;
for （i=8;i》0;i--）
{
DQ = 0; // 给脉冲信号
dat》》=1;
DQ = 1; // 给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（4）;
}
return（dat）;
}
void WriteOneChar（uchar dat）
{
uchar i=0;
for （i=8; i》0; i--）
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
delay_18B20（5）;
DQ = 1;
dat》》=1;
}
}
void ReadTemp（void）
{
uchar a=0;
uchar b=0;
uchar t=0;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）; // 跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）; // 启动温度转换
delay_18B20（100）; // this message is wery important
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）; //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）; //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度
delay_18B20（100）;
a=ReadOneChar（）; //读取温度值低位
b=ReadOneChar（）; //读取温度值高位
temp_value=b《《4;
temp_value+=（a&0xf0）》》4;
}
void display （uchar num0，uchar num1）
{ P2=0XFD;
P0=table［num1］;
delay_18B20（20）;
P2=0XFE;
P0=table［num0］;
delay_18B20（20）;
}
main（）
{
uchar a ，b ;
while（1）
{
ReadTemp（）;
b=temp_value/10; //十位
a=temp_value%10; //个位
display（b，a）;
}
}
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