基于DS18B20的多点测温方案详解

CHANBAEK 2023-09-15 3946

描述

1、DS18B20多点测温方案概述

DS18B20 单线数字温度传感器，多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。具体方案主要是以下步骤：

写一个获取DS18B20的64位序列号的keil工程，获取需要连接的DS18B20器件的序列号。

uint8_t rom[8];
void read_rom(void)
{
    uint8_t index;

    ds18b20_init();
    ds18b20_write_byte(0x33);

    for (index = 0;index < 8;index++)
    {
        rom[index] = ds18b20_read_byte();
    }
}

将获取到的DS18B20器件的序列号通过数组保存起来，再新建一个获取多点温度的keil工程，发送匹配64位序列号，获取温度即可。

uint8_t rom1[8]={0x28,0x0B,0xAC,0x79,0x97,0x16,0x03,0x39};
uint8_t rom2[8]={0x28,0xF2,0x80,0x79,0x97,0x15,0x03,0x51};
uint8_t rom3[8]={0x28,0xFF,0x64,0x79,0x97,0x16,0x03,0x8B};
uint8_t rom4[8]={0x28,0x6F,0x31,0x79,0x97,0x15,0x03,0x28};
uint8_t rom5[8]={0x28,0x1C,0x5C,0x79,0x97,0x15,0x03,0x14};
uint8_t rom6[8]={0x28,0xED,0xD8,0x79,0x97,0x16,0x03,0xD0};
uint8_t rom7[8]={0x28,0x94,0xB0,0x79,0x97,0x15,0x03,0xA4};
uint8_t rom8[8]={0x28,0xAE,0xD5,0x79,0x97,0x16,0x03,0x10};
uint8_t rom9[8]={0x28,0xC0,0xC2,0x79,0x97,0x16,0x03,0xED};

void DS18B20_Matrom(unsigned char a) 
{
    unsigned char j;  //用于循环
    ds18b20_init();
    ds18b20_write_byte(0x55);    //发送匹配ROM命令
    if(a==1)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom1[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==2)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom2[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==3)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom3[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==4)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom4[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==5)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom5[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==6)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom6[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==7)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom7[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }

    if(a==8)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom8[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }
    if(a==9)
    {
        for(j=0;j< 8;j++)
        {
             ds18b20_write_byte(rom9[j]);//发送18B20的序列号，先发送低字节
        }
    }
}

int16_t read_temp(uint8_t rom)      //启动温度转换，读取温度
{
    u8 tl=0,th=0;
    if(ds18b20_init())
        return 0x7fff;
    ds18b20_write_byte(0xCC);
    ds18b20_write_byte(0x44);//启动DS18B20进行温度转换

    DS18B20_Matrom(rom);//匹配RAM，适用多个点的情况

    ds18b20_write_byte(0xBE);//读DS18B20内部RAM中9字节的温度数据
    tl=ds18b20_read_byte();//读低8位
    th=ds18b20_read_byte();//读高8位
    return (th< < 8)+tl;
}

float get_ntemp(uint8_t rom)
{
    float   temp=0;
    temp = read_temp(rom);
    temp = temp*0.0625;

    return temp;
}

2、DS18B20简介

2.1、DS18B20特点

采用单总线的接口方式
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 。
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。
测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。
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。
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。

2.2、总线挂接多个DS18B20的具体原因

DS18B20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)。

数字温度传感器
ROM

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。

2.3、多个DS18B20的供电方式

在DS18B20温度转换期间通过寄生电源供电

数字温度传感器
寄生电源供电

用外部电源对DS18B20供电
数字温度传感器
外部电源供电

3、DS18B20工作时序详解

主要以下四个方面：

初始化时序
写时序
读时序
获取温度

详细解析如下。

3.1、初始化时序

数字温度传感器
初始化时序

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。

uint8_t ds18b20_init(void)
{
    uint8_t ack=1;
    DS18B20_DQ_OUT();
    DQ_L();
    delay_us(500);
    DQ_H();
    delay_us(60);
    DS18B20_DQ_IN();
    ack=DQ_Read();
    delay_us(180);
    DQ_H();
    return ack;
}

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。

3.2、读/写时序

数字温度传感器
读写时序

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。

static void ds18b20_write_byte(uint8_t byte)
{
    uint8_t i;
    DS18B20_DQ_OUT();
    for(i=0 ; i< 8 ; i++)
    {
        if (byte&0x01) 
        {
                DQ_L();// Write 1
                delay_us(2);                            
                DQ_H();
                delay_us(60);             
        }
        else 
        {
                DQ_L();// Write 0
                delay_us(60);             
                DQ_H();
                delay_us(2);                          
        }
        byte=byte > >1;
    }
}

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

static uint8_t ds18b20_read_byte()
{
    uint8_t i;
    uint8_t byte;                //byte为要接收到的数据
    for(i=0 ; i< 8 ; i++)
    {
        DS18B20_DQ_OUT();
        DQ_L(); 
        delay_us(2);
        DQ_H();
        DS18B20_DQ_IN();
        delay_us(12);
        byte > >= 1;    
        if(DQ_Read())
            byte |= 0x80;
        delay_us(50);           

    }
    return byte;
}

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