DS18B20的调试总结和程序

DS18B20简介

DS18B20是常用的数字温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。 DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

单个18B20实现温度测试步骤

该文档所用程序为FREESCALE JM60单片机，总线时钟为8M，若要移植到其它MCU上，需要将时间重新调节，或者更改总线时钟频率的输出；

电路图

DS18B20工作协议：初始化，存储器操作命令，处理数据；

在关于时序的编写中，for循环中的NOP指令，和单独调用的NOP指令所用时间完全不同；NOP占用1/总线时

钟的时间；如JM60的总线时钟为8M，则NOP指令一定占用0.125US，而将NOP放在FOR循环中，由于FOR的判断指令，加法指令，以及转子程序等等消耗的时间很长，远远大于一个NOP的指令，此时，若要获得执行代码的精确时间，最好用示波器观察，再得出最直接的结果；

在单片机的使用中，不要用浮点数，全部用整数代替，在数据进行移位作乘法时，一定要注意数据有没有越界，算出来的数很容易出现错误，并且在出现浮点数时，可以将数据放大到一定的精度，然后在显示时，将小数点移到对应的位置即可；

在数据做乘法容易越界时，一般将其赋给一个字节多的整数，作为中间变量运算，在确保数据不会越界后，再将其赋给最后结果；

初始化时序

初始化时序步骤：

1. 主机将端口设为输出，先发送一个高电平，然后再拉低，维持480-960US；（推荐500-600US）

2. 主机将端口设为输入，上拉电阻此时将电平拉高，主机等待60US-200US；（推荐100-150US）

3. 主机读取端口数据，低电平则初始化成功；高电平表示初始化失败；

4.读取数据完毕后，主机等待至少400US； （推荐450-500US）

注：

l 第四步很重要，读取初始化状态后，仍然延时400US才可以初始化完毕，否则传感器不能正常使用；

l 在这里注意端口需要不停地改变方向；在主机发送时，设为输出，主机接收时，设为输出；

/*****************18B20的初始化程序***************************/

byte INIT_18B20（） {

byte DQ_RETURN=2;

DQ_OUT=1; //引脚设置为输出

DQ=1;

DELAY1（）; //稍微延时，即可

DQ=0; //将电平拉低至少480uS，最大为960US

DELAY9（70）;

DQ_OUT=0;

//设置为输入，设为输入15到60US

DELAY9（6）; //等待18B20响应，如果为低电平表示初始化成功，维持60到240 //微秒

DQ_RETURN=DQ;

DELAY9（70）; //读完数据后，仍然延时，至少480US

return（DQ_RETURN）; //返回值为1，表示失败，返回值为0表示成功

}

端口写数据时序

1. 主机将电平拉高，稍微延时（推荐值：2US），然后拉低电平，产生一个下降沿，表示写数据开始；低电平维持至少1US；（此时推荐2US）

2. 此时，将要写的1或0放在数据线上；（从写数据第一步开始到现在，整个过程在15US之内完成；

3. 然后主机延时等待至少50US；（推荐60US）

4. 主机最后将电平拉高；

5. 每写两位数据之间的间隔要大于1US；

注：

l 在写步骤中，整个过程端口方向均为输出；

这里对时序要求高，最好用示波器调整出精确的时序；

/*****************向18B20写数据********************************/

void WRITE_18B20（unsigned char ch）{

byte i;

for（i=0;i《8;i++） {

DQ_OUT=1; //端口设为输出，并给个拉低电平的下降沿

DQ=1;

DELAY1（）;

DQ=0; //拉低电平，并维持一微秒以上，表示要发送数据

DELAY1（）;

DELAY1（）;

//在15US内将要写的电平写在线上

if（（ch&0x01）==1） //将数据按位取出，从LSB到MSB依次送出

DQ=1;

else

DQ=0;

ch=ch》》1;

DELAY9（8）; //电平维持40US以上，18B20将在此时将数取出

DQ=1;

}

DQ=1; //最后将电平重新拉高

}

读数据时序

1. 主机将电平拉高，稍微延时（推荐2US），然后将电平拉低，产生一个下降沿，表示读数据；这个低电平至少维持1US，此处推荐2US；

2. 将端口方向设为输入，必须在下降沿之后的15US内将端口数据读取；此处推荐端口方向设为输入后，延时5US，读取端口数据；

3. 读取数据完毕后，延时60US即可；

4. 每两个数据位之间间隔大于1US；

注：

在这个时序内，要不断改变端口方向；

如果上拉电阻阻值合理设置，可以小于4.7K欧姆，利于提高时序速度； l

读数据和写数据都是8位，从LSB开始发送；

/***************从18B20取出字符*******************************/

byte READ_18B20（）{

byte ch=0;

byte i;

for（i=0;i《8;i++）{

DQ_OUT=1; //端口输出

DQ=1;

DELAY1（）; //产生下降沿，至少维持一微秒

DQ=0;

DELAY1（）; //将端口设为输入，等待读取

DQ_OUT=0; //在15US之内读取数据

ch=ch》》1;

//延时大概5US

DELAY5（）;

if（DQ）

ch=ch|0x80;

else

ch=ch&0x7f;

DELAY9（8）;

//每两个读数据之间间隔要大于60US }

return（ch）; //返回读到的数据

}

以上三段为底层基本函数；DELAY后面的数字DELAY1，DELAY5，DELAY9为延时的微秒时长； DQ设置为硬件连接的端口，DQ_OUT为端口方向的设置

然后就是调用函数了：

当数据线上还有一个18B20时，通常步骤如下：

初始化；

跳过ROM；

温度开始转换命令；

等待温度转换完成；//当使用18B20默认的12位转换精度，用时750MS，经检验，一般耗时比理论稍长；

初始化；

跳过ROM；

读暂存器命令；

将温度数据低八位，高八位依次取出；

初始化；//注：最后仍然要进行初始化

结束；

对应的函数如下

/********************温度开始转换命令程序*******************************/

byte TEMP_DETECT_18B20（）{

byte dummy=2;

dummy=INIT_18B20（）; //初始化

if（dummy==0）{

WRITE_18B20（0XCC）; //跳过ROM，不读地址，直接通讯

WRITE_18B20（0x44）; //温度开始转换命令

}

return（dummy）; //返回0表示成功初始化，开始转换温度

}

注：在开始转换命令和读取温度之间，若18B20忙于转换温度，电平为低电位；

转换完毕将电平拉高；若不想用DELAY等待温度转换，可读取DQ值，为1则表示转换完毕，可以开始读取数据了；

/****************读取温度命令程序***************************************/

uint TEMP_READ_18B20（）{

byte dummy=0;

byte TEMH=0，TEML=0;

uint TEM_RESULT;

dummy=INIT_18B20（）; //初始化

if（dummy==0）{

WRITE_18B20（0XCC）; //跳过ROM

WRITE_18B20（0xBE）; //读暂存存储器的值命令

TEML=READ_18B20（）;

TEMH=READ_18B20（）; //读温度的高8位和低八位

dummy=INIT_18B20（）; //最后初始化，表示读取温度结束

}

TEM_RESULT=（TEML》》3）+（TEMH《《5）; //分辨率为0.5°

TEM_RESULT=TEM_RESULT*5;

if（（TEMH&0X80）！=0）

//最高位为1，则为负温度 ;;

// TEM_RESULT=~TEMP_RESULT+1; //温度为负，取补码

return（TEM_RESULT）; //返回值为温度的十倍，小数点后一位

}

主函数中调用：

SIGNAL=TEMP_DETECT_18B20（）;

if（SIGNAL==0）{

if（DQ） //此时端口为1，则表示转换完成

TEMP_RESULT=TEMP_READ_18B20（）; //返回温度的十倍值

若时序错误，很有可能读出的数据位0XFF;若温度传感器烧坏，容易读到85°； l

使用默认12位转换精度，分辨率为0.0625°，此处不需要这么高的精度因此：

TEM_RESULT=（TEML》》3）+（TEMH《《5）; //分辨率为0.5°

舍弃后面三位数据，并且只有11位是温度值，高八位中的前五位是符号位；

读取为1时温度为负；读取为0时，温度为正；