51单片机-温度传感器DS18B20

温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早期使用的是模拟温度传感器，如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就可以计算出当前环境温度。美国DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，直接将环境温度转化成数字信号，以数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与处理器的接口。  

DS18B20的三种封装:  


   
DS18B20的内部结构:  


   
它采用单条信号线，既可传输时钟，又可传输数据，而且数据传输是双向的。如果要控制多个DS18B20进行温度采集，只要将所有的DS18B20的I/O口全部连接到一起就可以了。在具体操作时，通过读取每个DS18B20内部芯片的序列号来识别。64位光刻ROM中的序列号是出场前被光刻好的，他可以看做该DS18B20的地址序列码。  

DS18B20的复位时序:  


   
DS18B20复位，确定其存在:     #include ＜reg52.h＞
#define uint unsigned int
uint i;
sbit DQ = P3^3;
sbit bell = P3^4;

void reset(){
        DQ = 1;                //开始的时候是高脉冲
        DQ=0;                      //然后是低脉冲
        i=103;
          while(i＞0)i--;        //低脉冲需要延迟一会儿
          DQ=1;                        //数据线拉高,系统将总线放开，并进入接受状态
          i=4;
          while(i＞0)i--;        //延时等待，若初始化成功则在15"60ms内产生一个由
        if(DQ == 0){        //DS18B20在检测到总线的上升沿后，等待15"60ms,接着
                while(DQ == 0); //在T2时刻发出存在脉冲（低电平）
                bell = 0;
        }
        else
                bell = 1;        
}

void main(){
        reset();
        while(1);
}



   

DS18B20的写0和写1时序:



DS18B20的读数据时序:




读出光刻ROM中的ID号，在LCD上显示:

  
    #include ＜reg52.h＞
#include＜intrins.h＞
sbit DQ = P3^3;
sbit RS = P1^0;
sbit RW = P1^1;
sbit E = P1^2;
sbit bell = P3^4;

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define        nop() _nop_()

uint i;
uchar value;
uchar DS[8];
uchar Time_Data[]={'0','1','2','3','4','5','6','7',
                                   '8','9','A','B','C','D','E','F'};

void delay(uchar t){
   while(--t);
}

void lcd_com(uchar s){
    RS = 0;                    //低电平，写指令
    P2 = s;                    //传数据
    delay(14);                //看时序图，数据需要稳定一段时间
    E = 1;                            //给一个高脉冲，发送命令
    delay(14);                    //如图，高脉冲延时一段时间，确保命令发送
    E = 0;                            //发送结束E置为低电平
}

void lcd_data(uchar s){
    RS = 1;
    P2 = s;
    delay(14);
    E = 1;
    delay(14);
    E = 0;
}

void init_lcd(){
    RS = 1;         //先发指令，在初始时刻RS是高,E和RW是低
    E = 0;
    RW = 0;
    lcd_com(0x38);           //设置为16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
    lcd_com(0x0f);           //开显示，显示光标，光标闪烁
    lcd_com(0x06);           //读写一个字符后地址指针加一
    lcd_com(0x01);
}

void Display_lcd(uchar y, uchar x, uchar value){
        if(y)
                lcd_com(0x80+0x40+x);   //如果y为1，写在第二行
        else
                lcd_com(0x80+x);
        lcd_data(value);                        //写到LCD602上
}
         
void DS18B20_reset(){
        DQ = 1;                //开始的时候是高脉冲
        DQ=0;                //然后是低脉冲
        i=103;
          while(i＞0)i--;        //低脉冲需要延迟一会儿
          DQ=1;                        //数据线拉高
          i=4;
          while(i＞0)i--;        //延时等待，若初始化成功则在15"60ms内产生一个由
        if(DQ == 0){        //DS18B20返回的低电平
                while(DQ == 0);
        //        bell = 0;
        }
        else
                bell = 1;        
}

uchar DS18B20_read(void)
{
        uchar i = 0;
        uchar Value = 0;
        for(i = 0; i ＜ 8; i ++)
                {
                        DQ = 1;         
                        DQ = 0;
                        delay(1);   
                        DQ = 1;      //在T1时刻将总线拉高，产生读时间隙
                        delay(1);    //读时隙在T1和T2之间有效
                        if(DQ)
                                {
                                        Value |= 0x01 ＜＜ i;
                                }
                        delay(17);   //必须在T3时刻之间主机完成读操作
                        DQ = 1;
                        nop();
                }
        return Value;
}
        
void DS18B20_write(uchar Value){
        for(i = 0; i ＜ 8; i++){
                DQ = 1;              
                DQ = 0;              //当t0从高拉低产生写时隙，
                delay(5);        
                DQ = Value & 0x01;   //必须在t0开始的15us内将数据送到总线上
                delay(20);           //DS18B20在t0后的15us"60us内对总线采样
                DQ = 1;              //如果采到低电平则写入0，高电平写入1
                Value ＞＞= 1;
                delay(2);
        }        
}
  
void DS18B20_ID_read(){
        DS18B20_reset();
        DS18B20_write(0x33);
        for(i = 0; i ＜ 8; i++)
                DS[ i] = DS18B20_read();
}

void main(){
         init_lcd();
         while(1){
                 DS18B20_ID_read();
                 Display_lcd(0,0,'＞');
                Display_lcd(0,1,':');
                Display_lcd(0,2,Time_Data[DS[0]/16]);
                Display_lcd(0,3,Time_Data[DS[0]%16]);
                Display_lcd(0,4,'＞');
                Display_lcd(0,5,':');
                Display_lcd(0,6,Time_Data[DS[1]/16]);
                Display_lcd(0,7,Time_Data[DS[1]%16]);
                Display_lcd(0,8,'＞');
                Display_lcd(0,9,':');
                Display_lcd(0,10,Time_Data[DS[2]/16]);
                Display_lcd(0,11,Time_Data[DS[2]%16]);
                Display_lcd(0,12,'＞');
                Display_lcd(0,13,':');
                Display_lcd(0,14,Time_Data[DS[3]/16]);
                Display_lcd(0,15,Time_Data[DS[3]%16]);
                Display_lcd(1,0,'＞');
                Display_lcd(1,1,':');
                Display_lcd(1,2,Time_Data[DS[4]/16]);
                Display_lcd(1,3,Time_Data[DS[4]%16]);
                Display_lcd(1,4,'＞');
                Display_lcd(1,5,':');
                Display_lcd(1,6,Time_Data[DS[5]/16]);
                Display_lcd(1,7,Time_Data[DS[5]%16]);
                Display_lcd(1,8,'＞');
                Display_lcd(1,9,':');
                Display_lcd(1,10,Time_Data[DS[6]/16]);
                Display_lcd(1,11,Time_Data[DS[6]%16]);
                Display_lcd(1,12,'＞');
                Display_lcd(1,13,':');
                Display_lcd(1,14,Time_Data[DS[7]/16]);
                Display_lcd(1,15,Time_Data[DS[7]%16]);
         }
}
  

  

  单只DS18B20工作流程:

  


  2只DS18B20并联工作流程:

  


  DS18B20温度存储格式:

  


  DS18B20暂存器的分布:

  


  DS18B20内部ROM指令:

  


  DS18B20内部RAM指令:

  

  

读出当前温度，在LCD上显示，温度超过一定时，报警。
  

  #include ＜reg52.h＞
#include＜intrins.h＞
sbit DQ = P3^3;
sbit RS = P1^0;
sbit RW = P1^1;
sbit E = P1^2;
sbit bell = P3^4;

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define        nop() _nop_()

uint i;
uchar value;
uchar DS[8];
uchar Time_Data[]={'0','1','2','3','4','5','6','7',
                                   '8','9','A','B','C','D','E','F'};

void delay(uchar t){
   while(--t);
}

void Lcd_Com(uchar s){
    RS = 0;                    //低电平，写指令
    P2 = s;                    //传数据
    delay(14);                //看时序图，数据需要稳定一段时间
    E = 1;                            //给一个高脉冲，发送命令
    delay(14);                    //如图，高脉冲延时一段时间，确保命令发送
    E = 0;                            //发送结束E置为低电平
}

void Lcd_Data(uchar s){
    RS = 1;
    P2 = s;
    delay(14);
    E = 1;
    delay(14);
    E = 0;
}

void Init_Lcd(){
    RS = 1;         //先发指令，在初始时刻RS是高,E和RW是低
    E = 0;
    RW = 0;
    Lcd_Com(0x38);           //设置为16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
    Lcd_Com(0x0f);           //开显示，显示光标，光标闪烁
    Lcd_Com(0x06);           //读写一个字符后地址指针加一
    Lcd_Com(0x01);
}

void Display_Lcd(uchar y, uchar x, uchar value){
        if(y)
                Lcd_Com(0x80+0x40+x);   //如果y为1，写在第二行
        else
                Lcd_Com(0x80+x);
        Lcd_Data(value);                        //写到LCD602上
}
         
void DS18B20_Reset(){
        DQ = 1;                //开始的时候是高脉冲
        DQ=0;                //然后是低脉冲
        i=103;
          while(i＞0)i--;        //低脉冲需要延迟一会儿
          DQ=1;                        //数据线拉高
          i=4;
          while(i＞0)i--;        //延时等待，若初始化成功则在15"60ms内产生一个由
        if(DQ == 0){        //DS18B20返回的低电平
                while(DQ == 0);
        //        bell = 0;
        }
        else
                bell = 1;        
}

uchar DS18B20_Read(void)
{
        uchar i = 0;
        uchar Value = 0;
        for(i = 0; i ＜ 8; i ++)
                {
                        DQ = 1;
                        DQ = 0;
                        delay(1);
                        DQ = 1;
                        delay(1);
                        if(DQ)
                                {
                                        Value |= 0x01 ＜＜ i;
                                }
                        delay(17);
                        DQ = 1;
                        nop();
                }
        return Value;
}
        
void DS18B20_Write(uchar Value){
        for(i = 0; i ＜ 8; i++){
                DQ = 1;
                DQ = 0;
                delay(5);
                DQ = Value & 0x01;
                delay(20);
                DQ = 1;
                Value ＞＞= 1;
                delay(2);
        }        
}
  
uchar DS18B20_Temp_Read(){
        uchar temp_h,temp_l,temp;
        DS18B20_Reset();                        //复位
        DS18B20_Write(0x0cc);                //跳过ROM，只有一个所以跳过
        DS18B20_Write(0x44);                //开始温度转换
        DS18B20_Reset();                        //复位
        DS18B20_Write(0x0cc);                //跳过ROM
        DS18B20_Write(0x0be);                //读暂存器
        temp_l = DS18B20_Read();        //读出温度低8位
        temp_h = DS18B20_Read();        //读出温度高8位
        temp_l ＞＞= 4;                                //去掉4位小数位
        temp_h ＜＜= 4;                                //去掉4位符号位
        temp = temp_h | temp_l;               
        temp = temp & 0x7f;                        //最高位是符号位
        return temp;        
}

void main(){
         uchar temp;
         Init_Lcd();
         while(1){
                 temp = DS18B20_Temp_Read();
                if(temp ＞ 25)                                 //如果温度大于25报警
                        bell = 0;
                else
                        bell = 1;
                Display_Lcd(0,0,'T');
                Display_Lcd(0,1,'E');
                Display_Lcd(0,2,'M');
                Display_Lcd(0,3,'P');
                Display_Lcd(0,4,':');
                Display_Lcd(0,5,Time_Data[temp/100]);
                Display_Lcd(0,6,Time_Data[temp%100/10]);
                Display_Lcd(0,7,Time_Data[temp%10]);
         }
}

李万鹏