传感器
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。
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。
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;
}
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
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:
#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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