DS18B20的使用法

1、DS18B20的使用的使用 DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生公司生產(chǎn)的產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。單，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。 DS18B20具有唯一的序列號(hào)，在一根通具有唯一的序列號(hào)，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。方便。u DS18B20的主要特征：的主要特征：l全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 l先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 l最高最高12位分辨率，精度可達(dá)土位分辨率，精度可達(dá)土0.5攝氏度

2、。攝氏度。 l12位分辨率時(shí)的最大工作周期為位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。毫秒。 l可選擇數(shù)據(jù)線寄生電源工作方式。可選擇數(shù)據(jù)線寄生電源工作方式。 l檢測(cè)溫度范圍為檢測(cè)溫度范圍為55C +125Cl內(nèi)置內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。，限溫報(bào)警功能。 l64位光刻位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。 l多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 u DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)： u DS18B20詳細(xì)引腳功能描述：序號(hào)名稱 引腳功能描述1 GND 地信號(hào)2 DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也

3、可以向器件提供電源。3 VDD 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。u DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：u DS18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源：、ROM 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20的ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的是 H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。、RAM 數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值（溫度寄存器），第3

4、、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（溫度報(bào)警值TH、TL儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像（配置寄存器）。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。、EEPROM 非易失性記憶體非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。u DS18B20 內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：u DS18B20 溫度寄存器格式：溫度寄存器格式： 測(cè)得的溫度值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放于溫測(cè)得

5、的溫度值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放于溫度寄存器中。度寄存器中。S為符號(hào)位，為符號(hào)位，S=0時(shí)，表示溫度值為時(shí)，表示溫度值為正；正；S=1 時(shí)表示溫度值為負(fù)。主機(jī)讀取數(shù)據(jù)后，時(shí)表示溫度值為負(fù)。主機(jī)讀取數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算其十進(jìn)制值。先將數(shù)據(jù)補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算其十進(jìn)制值。u 配置寄存器配置寄存器(Configuration Register)：用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。0 R1 R0 1 1 1 1 1分辨率設(shè)置表：R1 R0 分辨率/bit 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms0 0 9 93.750 1 10 187.

6、51 0 11 3751 1 12 750u單片機(jī)對(duì)DS18B20操作流程：1、 復(fù)位：首先復(fù)位，由單片機(jī)給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號(hào)。當(dāng)DS18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在1560uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 2、存在脈沖：在復(fù)位后，單片機(jī)將數(shù)據(jù)單總線拉高，在1560uS后接收一個(gè)60240uS的低電平信號(hào)存在脈沖。通信雙方達(dá)成了基本的協(xié)議，之后是單片機(jī)與DS18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 3、單片機(jī)發(fā)送ROM指令：雙方達(dá)成協(xié)議之后將進(jìn)行交流，ROM指令共有5條，一個(gè)工作周期發(fā)一條，

7、ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。4、單片機(jī)發(fā)送存儲(chǔ)器RAM操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，接著（不間斷）發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令。操作指令同樣為8位，共6條，分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18B20工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 5、執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，此操作視存儲(chǔ)

8、器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則單片機(jī)必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。 要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器操作指令、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。第二個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲(chǔ)器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9個(gè)字節(jié)，中途可停止，只讀簡(jiǎn)單溫度值則讀前2個(gè)字節(jié)即可）。u DS28B20芯片ROM指令表指令表： Read ROM（讀ROM）33H 這個(gè)命令允許總線單片機(jī)讀到這個(gè)命令允許總線單片機(jī)讀到DS18B20DS18B20的的6464

9、位位ROMROM。只當(dāng)總線上只存在一個(gè)。只當(dāng)總線上只存在一個(gè)DS18B20DS18B20時(shí)才時(shí)才可以用此指令，如果掛接不只一個(gè)，通信時(shí)將可以用此指令，如果掛接不只一個(gè)，通信時(shí)將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 Match ROM（指定匹配芯片）55H 這個(gè)指令后面緊跟著由單片機(jī)發(fā)出了這個(gè)指令后面緊跟著由單片機(jī)發(fā)出了6464位位序列號(hào)，當(dāng)總線上有多只序列號(hào)，當(dāng)總線上有多只DS18B20DS18B20時(shí)，只有與時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號(hào)相同的芯片才可以做出反應(yīng)，控制發(fā)出的序列號(hào)相同的芯片才可以做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適應(yīng)單其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適應(yīng)單芯片和多芯片掛接

10、。芯片和多芯片掛接。 Skip ROM（跳躍ROM指令）CCH 這條指令使芯片不對(duì)這條指令使芯片不對(duì)ROMROM編碼做出反應(yīng)，單芯片的情編碼做出反應(yīng)，單芯片的情況，為節(jié)省時(shí)間可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使況，為節(jié)省時(shí)間可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。 Search ROM（搜索芯片）F0H 在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法識(shí)別所有器件的用排除法識(shí)別所有器件的6464位位ROMROM。 Alarm Search（報(bào)警芯片搜索）ECH 在多芯

11、片掛接情況，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)在多芯片掛接情況，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)符符合溫度高于合溫度高于THTH或小于或小于TLTL報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測(cè)得要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測(cè)得溫度達(dá)不到報(bào)警條件為止溫度達(dá)不到報(bào)警條件為止。 u DS18B20芯片存儲(chǔ)器操作指令表存儲(chǔ)器操作指令表： Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）4EH 這是向這是向RAMRAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址2 2（報(bào)警（報(bào)警RAMRAM

12、之之THTH）和地址和地址3 3（報(bào)警（報(bào)警RAMRAM之之TLTL）。寫入過程中可以用復(fù)）。寫入過程中可以用復(fù)位信號(hào)中止寫入。位信號(hào)中止寫入。 Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）BEH 此指令從此指令從RAMRAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0 0開始，開始，一直可以讀到地址一直可以讀到地址9 9，完成整個(gè)，完成整個(gè)RAMRAM數(shù)據(jù)的讀出。芯數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不片允許在讀過程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。 Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復(fù)

13、制到EEPROM中）48H 此指令將此指令將RAMRAM中的數(shù)據(jù)存入中的數(shù)據(jù)存入EEPROMEEPROM中，以使數(shù)據(jù)中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于掉電不丟失。此后由于芯片忙于EEPROMEEPROM儲(chǔ)存處理，當(dāng)儲(chǔ)存處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出單片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”0”，當(dāng)儲(chǔ)，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”1”。在寄生工作方式。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)上拉并至少保持時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)上拉并至少保持10MS10MS，來維持芯片工作。來維持芯片工作。Convert T（溫度轉(zhuǎn)換）44H 收到此指令后芯片

14、將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入的溫度值放入RAMRAM的第的第1 1、2 2地址。此后由于芯片忙于地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出輸出“0”0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)上拉在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)上拉并至少保持并至少保持500MS500MS，來維持芯片工作，來維持芯片工作。 Recall EEPROM（將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM）B8H 此指令

15、將此指令將EEPROMEEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到中的報(bào)警值復(fù)制到RAMRAM中的中的第第3 3、4 4個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)單個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)單片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出片機(jī)發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”0”，當(dāng)儲(chǔ)，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”1”。另外，此指令。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時(shí)被自動(dòng)執(zhí)行。這樣將在芯片上電復(fù)位時(shí)被自動(dòng)執(zhí)行。這樣RAMRAM中的兩中的兩個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為EEPROMEEPROM中數(shù)據(jù)的鏡像。中數(shù)據(jù)的鏡像。 Read Power Supply（工作方式切換）B4H 此指令發(fā)

16、出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的電源狀態(tài)字，電源狀態(tài)字，“0”0”為寄生電源狀態(tài)，為寄生電源狀態(tài)，“1”1”為外部為外部電源狀態(tài)。電源狀態(tài)。 u DS18B20復(fù)位及應(yīng)答關(guān)系示意圖： u DS18B20讀寫時(shí)間隙： 數(shù)據(jù)讀寫是通過時(shí)間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。l 寫時(shí)間隙： 寫時(shí)間隙分為寫寫時(shí)間隙分為寫“0”0”和寫和寫“1”1”，時(shí)序如，時(shí)序如圖圖7 7。在寫數(shù)據(jù)時(shí)間隙的前。在寫數(shù)據(jù)時(shí)間隙的前15uS15uS總線需要被控總線需要被控制器拉置低電平，而后則將是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)制器拉置低電平，而后則將是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在的采樣時(shí)間，

17、采樣時(shí)間在1560uS1560uS，采樣時(shí)間，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“1”1”，如，如果控制器將總線拉低則表示寫果控制器將總線拉低則表示寫“0”0”。每一位。每一位的發(fā)送都應(yīng)該有一個(gè)至少的發(fā)送都應(yīng)該有一個(gè)至少15uS15uS的低電平起始位，的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)隨后的數(shù)據(jù)“0”0”或或“1”1”應(yīng)該在應(yīng)該在45uS45uS內(nèi)完成。內(nèi)完成。整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在60120uS60120uS，否，否則不能保證通信的正常則不能保證通信的正常。 l 讀時(shí)間隙： 讀時(shí)間隙時(shí)控制的采樣時(shí)間應(yīng)該更加的精讀時(shí)間隙時(shí)控制的采樣時(shí)間應(yīng)該更加的精確才行，讀時(shí)間隙時(shí)必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少確才行，讀時(shí)間隙時(shí)必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少1uS1uS的低電平，表示讀時(shí)間的起始。隨后在總的低電平，表示讀時(shí)間的起始。隨后在總線被釋放后的線被釋放后的15uS15uS中中DS18B20DS18B20會(huì)發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，這時(shí)控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出位，這時(shí)控制如果