DS18B20溫度傳感器使用方法以及代碼

1、第7章 DS18B20溫度傳感器7.1 溫度傳感器概述溫度傳感器是各種傳感器中最常用的一種，早起使用的是模擬溫度傳感器，如熱敏電阻，隨著環(huán)境溫度的變化，它的阻值也發(fā)生線性變化，用處理器采集電阻兩端的電壓，然后根據(jù)某個(gè)公式就可以計(jì)算出當(dāng)前環(huán)境溫度。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的溫度傳感器已經(jīng)走向數(shù)字化，外形小，接口簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域，為我們的生活提供便利。隨著現(xiàn)代儀器的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化、正成為傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。美國(guó)DALLS半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20采用單總線協(xié)議，即單片機(jī)接口僅需占用一個(gè)I/O端口，無需任何外部元件，直接將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，

2、以數(shù)碼方式串行輸出，從而大大簡(jiǎn)化了傳感器與微處理器的接口。7.2 DS18B20溫度傳感器介紹DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)

3、單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。1. DS18B20溫度傳感器的特性 獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 在使用中不需要任何外圍元件。 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0 +5.5 V。 測(cè)溫范圍：-55 +125 。固有測(cè)溫分辨率為0.5 。 通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 負(fù)壓特性，電源極性接反

4、時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2. 引腳介紹DS18B20有兩種封裝：三腳TO-92直插式（用的最多、最普遍的封裝）和八腳SOIC貼片式。下圖為實(shí)驗(yàn)板上直插式DS18B20的原理圖。單片機(jī)需要怎樣工作才能將DS18B20中的溫度數(shù)據(jù)獨(dú)取出來呢？下面將給出詳細(xì)分析。首先我們來看看控制DS18B20的指令：（1）讀命令（33H） 通過該命令主機(jī)可以讀出ROM中8位系列產(chǎn)品代碼、48位產(chǎn)品序列號(hào)和8位CRC碼。讀命令僅用在單個(gè)DS18B20在線情況，當(dāng)多于一個(gè)時(shí)由于DS18B20為開漏輸出將產(chǎn)生線與，從而引起數(shù)據(jù)沖突。 （2）選擇定位命令（55H） 多片DS18B20在線時(shí)，主機(jī)發(fā)出該

5、命令和一個(gè)64位數(shù)列，DS18B20內(nèi)部ROM與主機(jī)數(shù)列一致者，才響應(yīng)主機(jī)發(fā)送的寄存器操作命令，其他DS18B20等待復(fù)位。該命令也可以用在單片DS18B20情況。 （3）跳過ROM序列號(hào)檢測(cè)命令（CCH） 對(duì)于單片DS18B20在線系統(tǒng)，該命令允許主機(jī)跳過ROM序列號(hào)檢測(cè)而直接對(duì)寄存器操作，從而節(jié)省時(shí)間。對(duì)于多片DS18B20在線系統(tǒng)，該命令將引起數(shù)據(jù)沖突。 （4）查詢命令（F0H） 當(dāng)系統(tǒng)初建時(shí)，主機(jī)可能不知道總線上有多少設(shè)備，以及他們各自的64位序列號(hào)，用該命令可以做到這點(diǎn)。 （5）報(bào)警查詢命令（ECH） 該命令操作過程同ROM查詢命令，但是，僅當(dāng)上次溫度測(cè)量值已置位報(bào)警標(biāo)志（由于高于T

6、H或低于TL時(shí)），DS18B20才響應(yīng)該命令，如果DS18B20處于上電狀態(tài)，該標(biāo)志將保持有效，直到遇到下列兩種情況：（1）本次測(cè)量溫度發(fā)生變化，測(cè)量值處于TH、TL之間；（2）TH、TL改變，溫度值處于新的范圍之間。設(shè)置報(bào)警時(shí)要考慮到EEROM中的值。如果主機(jī)只是對(duì)一個(gè)DS18B20進(jìn)行操作，進(jìn)不需要讀取ROM編碼一級(jí)匹配ROM編碼了，只要跳過ROM（CCH）命令 ，就可以進(jìn)行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。（1）寫入（4EH） 用此命令把數(shù)據(jù)寫入寄存第24字節(jié)，從第2字節(jié)（TH）開始。復(fù)位信號(hào)發(fā)出之前必須把這三個(gè)字節(jié)寫完。 （2）讀出 （BEH） 用此命令讀出寄存器中的內(nèi)容，從第1字節(jié)開始，直到讀

7、完第9字節(jié)，如果僅需要寄存器中部分內(nèi)容，主機(jī)可以在合適時(shí)刻發(fā)送復(fù)位命令結(jié)束該過程。 （3）復(fù)制（48H） 用該命令把暫存器第24字節(jié)轉(zhuǎn)存到DS18B20的EEROM中，如果DS18B20是由信號(hào)線供電，主機(jī)發(fā)出此命令后，總線必須保證至少10ms的上拉，當(dāng)發(fā)出命令后，主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙來讀總線，如果轉(zhuǎn)存正在進(jìn)行，讀結(jié)果為0，轉(zhuǎn)存結(jié)束為1。 （4）開始轉(zhuǎn)換（44H） DS18B20收到該命令后立刻開始溫度轉(zhuǎn)換，不需要其他數(shù)據(jù)。此時(shí)DS18B20處于空閑狀態(tài)，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行時(shí)，主機(jī)讀總線將收到0，轉(zhuǎn)換結(jié)束為1。如果DS18B20是由信號(hào)線供電，主機(jī)發(fā)出此命令后主機(jī)必須立即提供至少相應(yīng)于分辨率的溫度轉(zhuǎn)

8、換時(shí)間的上拉電平。 （5）回調(diào)（B8H） 執(zhí)行該命令把EEROM中的內(nèi)容回調(diào)到寄存器TH、TL和設(shè)置寄存器單元中，DS18B20上電時(shí)能自動(dòng)回調(diào)，因此設(shè)備上電后TH、TL就存在有效數(shù)據(jù)。該命令發(fā)出后，如果主機(jī)跟著讀總線，讀到0意味著忙，1為回調(diào)結(jié)束。 （6）讀電源標(biāo)志（B4H） 主機(jī)發(fā)出命令后讀總線，DS18B20將發(fā)送電源標(biāo)志，0為信號(hào)線供電，1為外接電源。表16.2.4列出了溫度數(shù)據(jù)在高速暫存器RAM和第0和第1個(gè)字節(jié)中的存儲(chǔ)格式。DS18B20在出廠時(shí)默認(rèn)配置為12位，其中最高位為符號(hào)位，即溫度值共11位，單片機(jī)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一次會(huì)讀兩字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制

9、數(shù)后再乘以0.0625變?yōu)樗鶞y(cè)的實(shí)際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，這5位同時(shí)變化，我們只需要判斷其中1位就可以了。前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)值，且測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625才可得到實(shí)際溫度值。前五位為0時(shí)；讀取的溫度為正值，只要將測(cè)得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度值。圖16.26為時(shí)序圖中各總線狀態(tài)。（1）初始化（時(shí)序圖見圖16.2.7）1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平1。2） 延時(shí)（該時(shí)間要求不是很嚴(yán)格，但是要盡可能短一點(diǎn)）。3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平0。4） 延時(shí)750s（該時(shí)間范圍可以在480-960s）。5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平1。6） 延時(shí)等待，如

10、果初始化成功則在15-60ms內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20返回的低電平0，據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。但是應(yīng)注意，不能無限地等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)判斷。7） 若CPU讀到數(shù)據(jù)線上的低電平0后，還要進(jìn)行延時(shí)，其延時(shí)時(shí)間從發(fā)出高電平算起（第5步的時(shí)間算起）最少要480s。8） 將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平1后結(jié)束。（2）DS18B20寫數(shù)據(jù) （時(shí)序圖見圖16.2.8）1） 數(shù)據(jù)線線置低電平0。2） 延時(shí)確定的時(shí)間為15s、3） 按從地位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次只發(fā)送一位）。4） 延時(shí)時(shí)間45s。5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平1.6） 重復(fù)1-5步驟，直到發(fā)送完整個(gè)字節(jié)。7） 最后將數(shù)據(jù)線拉

11、高到1。（3）DS18B20讀數(shù)據(jù) （時(shí)序圖見圖16.2.9）1） 將數(shù)據(jù)線拉高到12） 延時(shí)2s。3） 將數(shù)據(jù)線拉到04） 延時(shí)6s。5） 將數(shù)據(jù)線拉高到1.6） 延時(shí)4s。7） 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。8） 延時(shí)30s。9） 重復(fù)1-7步驟，直到讀取完一個(gè)字節(jié)。7.3 綜合實(shí)驗(yàn)四：讀取18B20的信息并顯示在1602上/*程序功能：在1602液晶顯示從DS18B20溫度傳感器中讀出的溫度*/#include typedef unsigned char uchar; typedef unsigned int uint;sbit ds = P16; / 溫度傳感器信號(hào)線s

12、bit beep = P15; / 定義蜂鳴器端口 sbit LCD_RS = P26; / 數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L） sbit LCD_RW = P25; / 讀寫選擇端（1/0）sbit LCD_EP = P27; / 使能信號(hào)uint temp;float f_temp;uchar code table1 = "DATA:2014-7-10"uchar code table2 = "Temperature:xx c"uchar code table3 = "0123456789"void delay(uint xms / 延時(shí)

13、函數(shù)uint i,j;for(i = xms;i > 0;i-for(j = 110;j > 0;j-;/*/ /* /* DS18B20溫度傳感器模塊 /* /*/void dsreset(void /18B20復(fù)位，初始化函數(shù)uint i;ds=0;i=103;while(i>0i-;ds=1;i=4;while(i>0i-;bit tempreadbit( /讀1位數(shù)據(jù)函數(shù)uint i;bit dat;ds=0;i+; /i+ 起延時(shí)作用ds=1;i+;i+;dat=ds;i=8;while(i>0i-;return dat;uchar tempread(

14、/讀1個(gè)字節(jié)uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i+j=tempreadbit(;dat=(j<<7|(dat>>1; /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里return dat;void tempwritebyte(uchar dat /向DS18B20寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)uint i;uchar j;bit testb;for(j=1;j<=8;j+testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb /寫 1ds=0;i+;i+;ds=1;i=8;while(i>0i

15、-;elseds=0; /寫 0i=8;while(i>0i-;ds=1;i+;i+;void tempchange(void /DS18B20 開始獲取溫度并轉(zhuǎn)換dsreset(;delay(1;tempwritebyte(0xcc; / 寫跳過讀ROM指令tempwritebyte(0x44; / 寫溫度轉(zhuǎn)換指令uint get_temp( /讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)函數(shù)uchar a,b;dsreset(;delay(1;tempwritebyte(0xcc;tempwritebyte(0xbe;a=tempread(; /讀低8位b=tempread(; /讀高8位temp=b

16、;temp<<=8; /兩個(gè)字節(jié)組合為1個(gè)字temp=temp|a;f_temp=temp*0.0625; /溫度在寄存器中為12位 分辨率位0.0625°f_temp=f_temp+0.05; return temp; /temp是整型 /*/ /* /* 1602液晶模塊 /* /*/ void lcd_wcmd(uchar cmd / 寫入指令數(shù)據(jù)到LCD /RS=L，RW=L，E=高脈沖，D0-D7=指令碼。LCD_RS = 0;LCD_RW = 0;LCD_EP = 0; P0 = cmd;delay(1;LCD_EP = 1;delay(1;LCD_EP =

17、0; void lcd_wdata(uchar dat /寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCD /RS=H，RW=L，E=高脈沖，D0-D7=數(shù)據(jù)LCD_RS = 1;LCD_RW = 0;LCD_EP = 0;P0 = dat;delay(1;LCD_EP = 1;delay(1;LCD_EP = 0; void lcd_init( /LCD初始化設(shè)定初始化函數(shù) lcd_wcmd(0x38; /16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)delay(1; lcd_wcmd(0x0c; /設(shè)置開顯示，不顯示光標(biāo)delay(1;lcd_wcmd(0x06; /寫一個(gè)字符后地址指針加1delay(1;lcd_wcmd(0x01; /顯示清0，數(shù)據(jù)指針清0delay(1;/*/ /* /* 主函數(shù) /* /*/ void main(uchar i;beep = 0; /蜂鳴器默認(rèn)處于開啟狀態(tài)，所以關(guān)閉它lcd_init(; /LCD初始化delay(10;i = 0;lcd_wcmd(0x80; /第1行第1列while(table1i != '0' /按鍵1對(duì)應(yīng)的字樣 lcd_wdata(table1i;i+;