51单片机系列--1WrieDS18B20温度模块

た入场券 2022-08-30 15:58 145阅读 0赞

DS18B20是一种常见的数字温度传感器，其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出，相比较于模拟温度传感器，具有功能强大、硬件简单、易扩展、抗干扰性强等特点  
测温范围：-55°C 到 +125°C  
通信接口：1-Wire（单总线）  
其它特征：可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄生供电  
![在这里插入图片描述][049141f50e938b27c85f927b5dab446a.png]  
**原理图**  
![在这里插入图片描述][3e4c938fdd58a5912d9dc758efa2fdd6.png]  
![在这里插入图片描述][36b517d040780b8d89c5619945a3cafd.png]

## 内部结构图 ##

![在这里插入图片描述][7939440c01f3e561f6be9a9d1fd39180.png]

**64-BIT ROM**：作为器件地址，用于总线通信的寻址。它的内容是64位序列号，它可以被看作是该DS18B20 的地址序列码，其作用是使每个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。  
**SCRATCHPAD（暂存器）**：用于总线的数据交互。包括温度传感器、上限触发TH高温报警器、下限触发TL低温报警器、高速暂存器、8位CRC产生器。  
**EEPROM**：用于保存温度触发阈值和配置参数

**64位ROM结构图**

8位CRC:是单总线系列器件的编码，DS18B20定义为28H。  
48位序列号：是一个唯一的序列号。  
8位系列码：由CRC产生器生产，作为ROM中的前56位编码的校验码。

## 9字节暂存器结构图 ##

![在这里插入图片描述][2b069c40a9b25264cc07e441a38322d8.png]  
以上是内部9 个字节的暂存单元（包括EEPROM）。  
字节0~1 是温度存储器，用来存储转换好的温度。  
字节2~3 是用户用来设置最高报警和最低报警值。这个可以用软件来实现。  
字节4 是配置寄存器，用来配置转换精度，让它工作在9~12 位。  
字节5~7 保留位。  
字节8 CRC校验位。是64位ROM中的前56位编码的校验码。由CRC发生器产生。

## 电路规范 ##

设备的DQ均要配置成开漏输出模式  
DQ添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右  
若此总线的从机采取寄生供电，则主机还应配一个强上拉输出电路  
![在这里插入图片描述][8bf9e8e9d48551720fa1a5ed7a285502.png]

## 单总线时序结构 ##

\*\*初始化：\*\*主机将总线拉低至少480us，然后释放总线，等待15-60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机，之后从机将释放总线  
\*\*发送一位：\*\*主机将总线拉低60-120us，然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后（典型值）读取电平，整个时间片应大于60us  
\*\*接收一位：\*\*主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，并在拉低后15us内读取总线电平（尽量贴近15us的末尾），读取为低电平则为接收0，读取为高电平则为接收1 ，整个时间片应大于60us

## DS18B20操作流程 ##

1.初始化：从机复位，主机判断从机是否响应  
2.ROM操作：ROM指令+本指令需要的读写操作  
3.功能操作：功能指令+本指令需要的读写操作

**温度寄存器结构图**  
![在这里插入图片描述][b5b216c66109fde5201b2b81cefe7e6f.png]  
温度寄存器由两个字节组成，分为低8位和高8位。一共16位。  
其中，第0位到第3位，存储的是温度值的小数部分。  
第4位到第10位存储的是温度值的整数部分。  
第11位到第15位为符号位。全0表示是正温度，全1表示是负温度。  
表格中的数值，如果相应的位为1，表示存在。如果相应的位为0，表示不存在。  
**配置寄存器**  
![在这里插入图片描述][d30bedb027bf39e0c7e62e15165f0207.png]

## 实例代码 ##

**main.c**

#include "reg52.h" //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
    #include"temp.h" 
    
    typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
    typedef unsigned char u8;
    
    sbit LSA=P2^2;
    sbit LSB=P2^3;
    sbit LSC=P2^4;
    
    
    char num=0;
    u8 DisplayData[8];
    u8 code smgduan[10]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : delay * 函数功能 : 延时函数，i=1时，大约延时10us *******************************************************************************/
    void delay(u16 i)
    { 
    	while(i--);	
    }
    
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : datapros() * 函数功能 : 温度读取处理转换函数 * 输 入 : temp * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void datapros(int temp) 	 
    { 
       	float tp;  
    	if(temp< 0)				//当温度值为负数
      	{ 
    		DisplayData[0] = 0x40; 	  // -
    		//因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1，再取反求出原码
    		temp=temp-1;
    		temp=~temp;
    		tp=temp;
    		temp=tp*0.0625*100+0.5;	
    		//留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点
    		//后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就
    		//算加上0.5，还是在小数点后面。
     
      	}
     	else
      	{ 			
    		DisplayData[0] = 0x00;
    		tp=temp;//因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量
    		//如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身
    		temp=tp*0.0625*100+0.5;	
    		//留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点
    		//后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就
    		//算加上0.5，还是在小数点后面。
    	}
    	DisplayData[1] = smgduan[temp % 10000 / 1000];
    	DisplayData[2] = smgduan[temp % 1000 / 100];
    	DisplayData[3] = smgduan[temp %  100 / 10];
    	DisplayData[4] = smgduan[temp %  10 / 1];
    
    }
    
    
    /******************************************************************************* * 函数名 :DigDisplay() * 函数功能 :数码管显示函数 * 输入 : 无 * 输出 : 无 *******************************************************************************/
    void DigDisplay()
    { 
    	u8 i;
    	for(i=0;i<6;i++)
    	{ 
    		switch(i)	 //位选，选择点亮的数码管，
    		{ 
    			case(0):
    				LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第0位
    			case(1):
    				LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第1位
    			case(2):
    				LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第2位
    			case(3):
    				LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第3位
    			case(4):
    				LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第4位
    			case(5):
    				LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第5位
    		}
    		P0=DisplayData[i];//发送数据
    		delay(100); //间隔一段时间扫描 
    		P0=0x00;//消隐
    	}		
    }
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : main * 函数功能 : 主函数 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    void main()
    { 	
    	while(1)
    	{ 
    		datapros(Ds18b20ReadTemp());	 //数据处理函数
    		DigDisplay();//数码管显示函数 
    	}		
    }

temp.c

#include"temp.h"
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Delay1ms * 函数功能 : 延时函数 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void Delay1ms(uint y)
    { 
    	uint x;
    	for( ; y>0; y--)
    	{ 
    		for(x=110; x>0; x--);
    	}
    }
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20Init * 函数功能 : 初始化 * 输 入 : 无 * 输 出 : 初始化成功返回1，失败返回0 *******************************************************************************/
    
    uchar Ds18b20Init()
    { 
    	uchar i;
    	DSPORT = 0;			 //将总线拉低480us~960us
    	i = 70;	
    	while(i--);//延时642us
    	DSPORT = 1;			//然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低
    	i = 0;
    	while(DSPORT)	//等待DS18B20拉低总线
    	{ 
    		Delay1ms(1);
    		i++;
    		if(i>5)//等待>5MS
    		{ 
    			return 0;//初始化失败
    		}
    	
    	}
    	return 1;//初始化成功
    }
    
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20WriteByte * 函数功能 : 向18B20写入一个字节 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void Ds18b20WriteByte(uchar dat)
    { 
    	uint i, j;
    
    	for(j=0; j<8; j++)
    	{ 
    		DSPORT = 0;	     	  //每写入一位数据之前先把总线拉低1us
    		i++;
    		DSPORT = dat & 0x01;  //然后写入一个数据，从最低位开始
    		i=6;
    		while(i--); //延时68us，持续时间最少60us
    		DSPORT = 1;	//然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值
    		dat >>= 1;
    	}
    }
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20ReadByte * 函数功能 : 读取一个字节 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    
    uchar Ds18b20ReadByte()
    { 
    	uchar byte, bi;
    	uint i, j;	
    	for(j=8; j>0; j--)
    	{ 
    		DSPORT = 0;//先将总线拉低1us
    		i++;
    		DSPORT = 1;//然后释放总线
    		i++;
    		i++;//延时6us等待数据稳定
    		bi = DSPORT;	 //读取数据，从最低位开始读取
    		/*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/
    		byte = (byte >> 1) | (bi << 7);						  
    		i = 4;		//读取完之后等待48us再接着读取下一个数
    		while(i--);
    	}				
    	return byte;
    }
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20ChangTemp * 函数功能 : 让18b20开始转换温度 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void  Ds18b20ChangTemp()
    { 
    	Ds18b20Init();
    	Delay1ms(1);
    	Ds18b20WriteByte(0xcc);		//跳过ROM操作命令 
    	Ds18b20WriteByte(0x44);	    //温度转换命令
    	//Delay1ms(100); //等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了
       
    }
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20ReadTempCom * 函数功能 : 发送读取温度命令 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    void  Ds18b20ReadTempCom()
    { 	
    
    	Ds18b20Init();
    	Delay1ms(1);
    	Ds18b20WriteByte(0xcc);	 //跳过ROM操作命令
    	Ds18b20WriteByte(0xbe);	 //发送读取温度命令
    }
    /******************************************************************************* * 函 数 名 : Ds18b20ReadTemp * 函数功能 : 读取温度 * 输 入 : 无 * 输 出 : 无 *******************************************************************************/
    
    int Ds18b20ReadTemp()
    { 
    	int temp = 0;
    	uchar tmh, tml;
    	Ds18b20ChangTemp();			 	//先写入转换命令
    	Ds18b20ReadTempCom();			//然后等待转换完后发送读取温度命令
    	tml = Ds18b20ReadByte();		//读取温度值共16位，先读低字节
    	tmh = Ds18b20ReadByte();		//再读高字节
    	temp = tmh;
    	temp <<= 8;
    	temp |= tml;
    	return temp;
    }

temp.h

#ifndef __TEMP_H_
    #define __TEMP_H_
    
    #include<reg52.h>
    //---重定义关键词---//
    #ifndef uchar
    #define uchar unsigned char
    #endif
    
    #ifndef uint 
    #define uint unsigned int
    #endif
    
    //--定义使用的IO口--//
    sbit DSPORT=P3^7;
    
    //--声明全局函数--//
    void Delay1ms(uint );
    uchar Ds18b20Init();
    void Ds18b20WriteByte(uchar com);
    uchar Ds18b20ReadByte();
    void  Ds18b20ChangTemp();
    void  Ds18b20ReadTempCom();
    int Ds18b20ReadTemp();
    
    #endif

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