天津城乡住房建设厅网站,中企动力做的保安服务网站,建站广告,厦门网站设计个人目录硬知识DS18B20介绍时序初始化时序写时序读时序命令ROM 操作命令ROM 搜索举例存贮器操作命令示例程序DS18B20.cDS18B20.h测试程序定时器中断服务函数单传感器时ID的获取 main.c单传感器读取温度和读取特定ID传感器的温度多路传感器读取普中51-单核-A2 STC89C52 Keil uVisio…
目录硬知识DS18B20介绍时序初始化时序写时序读时序命令ROM 操作命令ROM 搜索举例存贮器操作命令示例程序DS18B20.cDS18B20.h测试程序定时器中断服务函数单传感器时ID的获取 main.c单传感器读取温度和读取特定ID传感器的温度多路传感器读取普中51-单核-A2 STC89C52 Keil uVision V5.29.0.0 PK51 Prof.Developers Kit Version:9.60.0.0 硬知识 摘自《普中 51 单片机开发攻略》、《DS18B20 单总线数字温度计》
DS18B20介绍 DS18B20 是由 DALLAS 半导体公司推出的一种的“一线总线单总线”接 口的温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比它是一种新型的体积小、 适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。 DS18B20 温度传感器具有如下特点
适应电压范围更宽电压范围3.05.5V在寄生电源方式下可由数据 线供电。独特的单线接口方式DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即 可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。DS18B20 支持多点组网功能多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上 实现组网多点测温。DS18B20 在使用中不需要任何外围元件全部传感元件及转换电路集成 在形如一只三极管的集成电路内。温范围55℃125℃在-1085℃时精度为±0.5℃可编程的分辨率为 912 位对应的可分辨温度分别为 0.5℃、0.25℃、 0.125℃ 和 0.0625℃可实现高精度测温。在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字12 位分辨率时 最多在 750ms 内把温度值转换为数字速度更快。测量结果直接输出数字温度信号以一根总线串行传送给 CPU同时 可传送 CRC 校验码具有极强的抗干扰纠错能力。负压特性电源极性接反时芯片不会因发热而烧毁但不能正常工作。 DS18B20 外观实物如下图所示: ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的它可以看作是该 DS18B20 的地址序列号。64 位光刻 ROM 的排列是 开始 8 位28H是产品类型标号 接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号 最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码。 光刻 ROM 的作用是使每一个 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。 DS18B20 温度传感器的内部存储器包括一个高速的暂存器 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EEPROM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、TL 和配置寄存器。配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化配置寄存器结构如下 低五位一直都是1TM 是测试模式位用于设置 DS18B20 在工作模式还 是在测试模式。在 DS18B20 出厂时该位被设置为 0用户不需要去改动。R1 和 R0 用来设置 DS18B20 的精度分辨率可设置为 91011 或 12 位对 应的分辨率温度是 0.5℃0.25℃0.125℃和 0.0625℃。R0 和 R1 配置如下图 在初始状态下默认的精度是 12 位即 R01、R11。高速暂存存储器由 9 个 字节组成其分配如下 当温度转换命令44H发布后经转换所得的温度值以二字节补码形式存 放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。存储的两个字节高字节的前 5 位 是符号位 S单片机可通过单线接口读到该数据读取时低位在前高位在后 数据格式如下 如果测得的温度大于 0这 5 位为‘ 0’只要将测到的数值乘以 0.0625 默认精度是 12 位即可得到实际温度如果温度小于 0这 5 位为‘ 1’ 测到的数值需要取反加 1 再乘以 0.0625 即可得到实际温度。温度与数据对应关系如下
时序 比如我们要计算85 度数据输出十六进制是 0X0550因为高字节的高 5 位为 0表明检测的温度是正温度0X0550 对应的十进制为 1360将这个值乘 以 12 位精度 0.0625所以可以得到85 度。 知道了怎么计算温度接下来我们就来看看如何读取温度数据由于 DS18B20 是单总线器件所有的单总线器件都要求采用严格的信号时序以保证 数据的 完整性。DS18B20 时序包括如下几种初始化时序、写0 和 1时序、 读0 和 1时序。 DS18B20 发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。这里我们简单介绍这几个信号的时序
初始化时序 单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平保持低电平时间至少 480us该时间的时间范围可以从 480 到 960 微妙以产生复位脉冲。接着主机释放总线外部的上拉电阻将单总线拉高延时 1560 us并进 入接收模式。接着 DS18B20 拉低总线 60~240 us以产生低电平应答脉冲若为低电平还要做延时其延时的时间从外部上拉电阻将单总线拉高算起最少要 480 微妙。初始化时序图如下 逻辑分析仪实测如下 写时序 写时序包括写 0 时序和写 1 时序。所有写时序至少需要 60us且在 2 次 独立的写时序之间至少需要 1us 的恢复时间两种写时序均起始于主机拉低总线。写 1 时序主机输出低电平延时 2us然后释放总线延时 60us。写 0 时序主机输出低电平延时 60us然后释放总线延时 2us。写时序图如下 实操如下 握手后写入0xcc
读时序 单总线器件仅在主机发出读时序时才向主机传输数据所以在主机发出 读数据命令后必须马上产生读时序以便从机能够传输数据。所有读时序至少 需要 60us且在 2 次独立的读时序之间至少需要 1us 的恢复时间。每个读时序都由主机发起至少拉低总线 1us。主机在读时序期间必须释放总线并且在 时序起始后的 15us 之内采样总线状态。读时序图如下 典型的读时序过程为主机输出低电平延时 2us然后主机转入输入模式延 时 12us然后读取单总线当前的电平然后延时 50us。 逻辑分析仪实测如下 读0时宽度为29us
读1时
命令
ROM 操作命令 一旦总线主机检测到从属器件的存在它便可以发出器件 ROM 操作命令之一。所有 ROM 操作命令均为 8 位长这些命令列表如下 Read ROM(读 ROM) [33h] 此命令允许总线主机读DS1820的8位产品系列编码唯一的48位序列号以及8位的CRC此命令只能在总线上仅有一个DS1820的情况下可以使用。如果总线上存在多于一个的从属器件那么当所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象漏极开路会产生“线与”的结果。 Match ROM符合ROM[55h] “符合”ROM命令。后继以64位的ROM数据序列允许总线主机对多点总线上特定的DS1820寻址。只有与64位ROM序列严格相符的DS 1820才能对后继的存贮器操作命令作出响应。所有与64位ROM序列不符的从片将等待复位脉冲。此命令在总线上有单个或多个器件的情况下均可使用。 Skip ROM“跳过ROM[CCh] 在单点总线系统中此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。如果在总线上存在多于一个的从属器件而且在Skip ROM命令之后发出读命令那么由于多个从片同时发送数据会在总线上发生数据冲突漏极开路下拉会产生“线与”的效果。 Search ROM搜索ROM[F0h] 当系统开始工作时总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其64位ROM编码。 搜索ROM命令允许总线主机使用一种“消去”elimination处理来识别总线上所有从片的64位ROM编码。 Alarm Search告警搜索[ECh] 此命令的流程与搜索ROM命令相同。但是仅在最近一次温度测量出现告警的情况下DS1820才对此命令作出响应。告警的条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS1820一上电告警条件就保持在设置状态直到另一次温度测量显示出非告警值或者改变TH或TL的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内。贮存在EEPROM内的触发器值用于告警。
ROM 搜索举例
【51单片机快速入门指南】6.3.1使用1-WIRE搜索算法搜索单总线上所有DS18B20的ID基于二叉树 ROM搜索过程是简单三步过程的重复读一位读该位的补码complement然后写所需的那一位的值。总线主机在ROM的每一位上完成这一简单的三步过程。在全部过程完成之后总线主机便知道一个器件中ROM的内容。器件中其余的数以及它们的ROM编码可以由另外一个过程来识别。 以下ROM搜索过程的例子假设四个不同的器件连接到同一条单线总线上。四个器件的ROM数据如下所示 ROM1 00110101…… ROM2 10101010…… ROM3 11110101…… ROM4 00010001…… 搜索过程如下
总线主机通过发出复位脉冲开始初始化序列从属器件通过发出同时的存在脉冲作出响应。然后总线主机在单线总线上发出搜索ROM命令。总线主机从单线过程中读一位。每一器件通过把它们各自ROM数据的第一位的值放到单线总线上来作出响应。ROM1和ROM4将把一个0放在单线总线上即把它拉至低电平。ROM2和3通过使总线停留在高电平而把1放在单线总线上。结果是线上所有器件的逻辑“与”因此总线主机接收到一个0。总线主机读另一位。因为搜索ROM数据命令正在执行所以单线总线上所有器件通过把它各自ROM数据第一位的补码放到单线总线上来对这第二个读作出响应 ROMI和ROM4把1放在单总线上使之处于高电平。ROM2和ROM3把0放在单线上因此它将被拉至低电平。对于第一个ROM数据位的补码总线主机观察到的仍是一个0。总线主机便可决定在单线总线上有一些第一位为0的器件和一些第一位为1的器件。 从三步过程的两次读中可获得的数据具有以下的解释 00有器件连接着在此数据位上它们的值发生冲突。 01有器件连接着在此数据位上它们的值均为0。 10有器件连接着在此数据位上它们的值均为1 11没有器件与单线总线相连。
总线主机写一个0在这次搜索过程的其余部分将不选择ROM2和ROM3仅留下连接到单线总线的ROM1和ROM4。总线主机再执行两次读并在一个1位之后接收到一个0位这表示所有还连接在总线上的器件的第二个ROM数据位为0。总线主机接着写一个0使ROM1和ROM4二者继续保持连接。总线主机执行两次读并接收到两次0数据位。这表示连接着的器件的ROM数据的第三位都是1数据位和0数据位总线主机写一个0数据位。这将不选择ROMI而把ROM4作为唯一仍连接着的器件加以保留。总线主机读ROM4的ROM数据位的剩余部分而且访问需要的部件。这就完成了第一个过程并且唯一地识别出单线总线上的部件。总线主机通过重复步骤1至7开始一个新的ROM搜索序列。总线主机写一个1这将不与ROM4发生联系而唯一地与ROM1仍保持着联系。总线主机对于ROM1读出ROM位的剩余部分而且如果需要的话与内部逻辑通信。这就完成了第二个ROM搜索过程在其中ROM中的另一个被找到。总线主机通过重复步骤1至3开始一次新的ROM搜索。总线主机写一个1数据位。这使得在这一搜索过程的其余部分不选择ROM1和ROM4仅留下ROM2和ROM3与系统相连接。总线主机执行两个读时间片并接收到两个零总线主机写一个0数据位。这去掉ROM3仅留下ROM2.总线主机对于ROM2读出ROM数据位的剩余部分而且若有需要便与内部逻辑通信。这完成了第三个ROM搜索过程在此过程中找到另一个ROM.总线主机通过重复步骤13至15开始一次新的ROM搜索。总线主机写一个1数据位。这去掉ROM2仅留下ROM3总线主机读出ROM3数据位的剩余部分而且若有需要就与内部逻辑通信。这样便完成了第4个ROM搜索过程在这过程中找到了另一个ROM。
存贮器操作命令 注
温度变换需要2秒钟。在接收到温度变换命令之后如果器件未从VDD引脚取得电源那么DS1820的I/O引线必须至少保持2秒的高电平以提供变换过程所需的电源。这样在温度变换命令发出之后至少在此期间内单线总线上不允许发生任何其他的动作。在接收到复制暂存存储器的命令以后如果器件没有从VDD引脚取得电源那么DS1820的I/O引脚必须至少维持10ms的高电平以便提供复制过程中所需的电源。这样在复制暂存存储器命令发出之后至少在这一期间之内单线总线上不允许发生任何其他的动作。此命令写至DS1820的暂存存储器以地址2开始。接着写的两个字节将被保存在暂存存储器地址2和3之间中。发出一个复位便可在任何处终止写操作。
读暫存存储器Read Scratchpad[BEh] 此命令读暂存存储器的内容。读开始于字节0并继续经过暂存存储器直至第九个字节字节8CRC被读出为止。如果不是所有位置均可读那么主机可以在任何时候发出一复位以中止读操作。 复制暫存存储器Copy Scratchpad[48h] 此命令把暂存存储器复制入DS1820的E2E^2E2存储器把温度触发器字节存贮入非易失性存储器如果总线主机在此命令之后发出读时间片那么只要DS1820正忙于把暂存存储器复制入E2E^2E2它就会在总线上输出0当复制过程完成之后它将反回1如果由寄生电源供电总线主机在发出此命令之后必须能立即强制上拉至少10mS. 温度变换Convert T[44h] 此命令开始温度变换。不需要另外的数据。温度变换将被执行接着DS1820便保持在空闲状态。如果总线主机在此命令之后发出读时间片那么只要DS1820正忙于进行温度变换它将在总线上输出“0当温度变换完成时它便返回“1如果由寄生电源供电那么总线主机在发出此命令之后必须立即强制上拉至少2秒。 重新调出E2Recall E2[B8h] 此命令把贮存在E2中温度触发器的值重新调至暂存存储器这种重新调出的操作在对DS1820上电时也自动发生因此只要器件一接电暂存存储器内就有有效的数据可供使用。在此命令发出之后对于所发出的第一个读数据时间片器件都将输出其忙的标志0忙“1”准备就绪。 读电源Read Power Supply[B4h] 对于在此命令送至DS1820之后所发出的第一读出数据的时间片器件都会给出其电源方式的信号“0”寄生电源供电“1”外部电源供电。
示例程序
DS18B20.c
#include DS18B20.hvoid delay_10us(uint8_t n);void DS18B20_Delay()
{}void DS18B20_Pin_H()
{DS18B20_Pin 1;
}void DS18B20_Pin_L()
{DS18B20_Pin 0;
}uint8_t DS18B20_Pin_Read()
{return DS18B20_Pin;
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_reset
* 函数功能 : 复位DS18B20
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void DS18B20_reset(void)
{DS18B20_Pin_L(); //拉低IOdelay_10us(72); //480~960usDS18B20_Pin_H(); //释放IO
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_check
* 函数功能 : 检测DS18B20是否存在
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:未检测到DS18B20的存在0:存在
*******************************************************************************/
uint8_t DS18B20_check(void)
{uint8_t time_temp 0;while (DS18B20_Pin_Read() time_temp 6) //等待DQ为低电平 实测29us{time_temp;delay_10us(1);}if (time_temp 6)return 1; //如果超时则强制返回1elsetime_temp 0;while ((!DS18B20_Pin_Read()) time_temp 25) //等待DQ为高电平 实测109us{time_temp;delay_10us(1);}if (time_temp 25)return 1; //如果超时则强制返回1return 0;
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_read_bit
* 函数功能 : 从DS18B20读取一个位
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1/0
*******************************************************************************/
uint8_t DS18B20_read_bit(void)
{uint8_t dat 0;DS18B20_Pin_L();DS18B20_Delay();DS18B20_Pin_H();delay_10us(1);if (DS18B20_Pin_Read())dat 1; //如果总线上为1则数据dat为1否则为0else dat 0;delay_10us(5);return dat;
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_read_byte
* 函数功能 : 从DS18B20读取一个字节
* 输 入 : 无
* 输 出 : 一个字节数据
*******************************************************************************/
uint8_t DS18B20_read_byte(void)
{uint8_t i 0;uint8_t dat 0;uint8_t temp 0;for (i 0; i8; i)//循环8次每次读取一位且先读低位再读高位{temp DS18B20_read_bit();dat (temp 7) | (dat 1);}return dat;
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_write_bit
* 函数功能 : 写一个位到DS18B20
* 输 入 : dat要写入的位
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void DS18B20_write_bit(uint8_t Bit)
{if (Bit){DS18B20_Pin_L();DS18B20_Delay();DS18B20_Pin_H();delay_10us(6);}else{DS18B20_Pin_L();delay_10us(6);DS18B20_Pin_H();DS18B20_Delay();}
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_write_byte
* 函数功能 : 写一个字节到DS18B20
* 输 入 : dat要写入的字节
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void DS18B20_write_byte(uint8_t dat)
{uint8_t i 0;uint8_t temp 0;for (i 0; i8; i)//循环8次每次写一位且先写低位再写高位{temp dat 0x01;//选择低位准备写入dat 1;//将次高位移到低位DS18B20_write_bit(temp);}
}/*******************************************************************************
* 函 数 名 : DS18B20_init
* 函数功能 : 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:不存在0:存在
*******************************************************************************/
uint8_t DS18B20_init(void)
{DS18B20_reset();return DS18B20_check();
}void DS18B20_Read_ROM(uint8_t * pROM)
{uint8_t i 0;if(DS18B20_init())return;DS18B20_write_byte(DS18B20_READ_ROM);for(i 0; i 8; i)*pROM DS18B20_read_byte();
}void DS18B20_Connect(uint8_t * pROM)
{uint8_t i 0;if(DS18B20_init())return;DS18B20_write_byte(DS18B20_MATCH_ROM);for(i 0; i 8; i)DS18B20_write_byte(*pROM);
}float DS18B20_Read_Temperture()
{uint8_t dath 0;uint8_t datl 0;uint16_t value 0;DS18B20_write_byte(DS18B20_Read_Scratchpad);//读存储器datl DS18B20_read_byte();//低字节dath DS18B20_read_byte();//高字节value (dath 8) datl;//合并为16位数据if ((value 0xf800) 0xf800)//判断符号位负温度{value (~value) 1; //数据取反再加1return value*(-0.0625);//乘以精度 }else //正温度return value*0.0625;
}void DS18B20_Single(void)
{if(DS18B20_init())return;DS18B20_write_byte(DS18B20_SKIP_ROM);//SKIP ROM
}
DS18B20.h
#ifndef _DS18B20_H
#define _DS18B20_H#include STC89C5xRC.H
#include stdint.h//管脚定义
sbit DS18B20_PinP3^7; //DS18B20数据口定义//ROM 操作命令
#define DS18B20_READ_ROM 0x33
#define DS18B20_MATCH_ROM 0x55
#define DS18B20_SKIP_ROM 0xcc
#define DS18B20_SEARCH_ROM 0xf0
#define DS18B20_ALARM_ROM 0xec//DS1820 命令集
#define DS18B20_Read_Scratchpad 0xbe
#define DS18B20_Write_Scratchpad 0x4e
#define DS18B20_Copy_Scratchpad 0x48
#define DS18B20_Convert_T 0x44
#define DS18B20_Recall_E2 0xB8
#define DS18B20_Read_Power_Supply 0xB4uint8_t DS18B20_init(void);//函数声明
void DS18B20_write_byte(uint8_t dat);
uint8_t DS18B20_read_bit(void);
void DS18B20_write_bit(uint8_t Bit);
void DS18B20_Read_ROM(uint8_t * pROM);
void DS18B20_Single(void);
void DS18B20_Connect(uint8_t * pROM);
float DS18B20_Read_Temperture();#endif测试程序 stdint.h见【51单片机快速入门指南】1基础知识和工程创建 串口部分见【51单片机快速入门指南】3.3USART 串口通信 定时器的介绍和配置源码见【51单片机快速入门指南】3.2定时器/计数器
定时器中断服务函数
void TIM0_Callback() interrupt 1 //定时器0中断函数
{ extern uint8_t TIM0_Counter;--TIM0_Counter;
}单传感器时ID的获取 main.c
#include STC89C5xRC.H
#include intrins.h
#include stdint.h
#include TIM.h
#include USART.h
#include DS18B20.hvoid Delay1ms() //22.1184MHz
{unsigned char i, j;_nop_();i 4;j 146;do{while (--j);} while (--i);
}void delay_ms(uint8_t ms)
{while(ms --)Delay1ms();
}uint8_t TIM0_Counter 0;
void delay_10us(uint8_t n)
{TL0 TH0;TIM0_Counter n;while(TIM0_Counter 1);
}uint8_t DS18B20_0[8];
code uint8_t DS18B20_1[8] {0x28, 0x38, 0x66, 0x16, 0xa8, 0x01, 0x3c, 0xe4};void main(void)
{uint8_t i;Timer_Init(TIMER_0, TIMER_MODE_2, GATE_DISABLE, CLK_Internal, 22118400, 10, STC_TIM_Priority_Highest); //定时器配置为10us中断一次8位重装载USART_Init(USART_MODE_1, Rx_ENABLE, STC_USART_Priority_Lowest, 22118400, 115200, DOUBLE_BAUD_DISABLE, USART_TIMER_2);DS18B20_Read_ROM(DS18B20_0);while(1){ for(i 0; i 7; i)printf(0x%x, , (int16_t)DS18B20_0[i]);printf(0x%x\r\n, (int16_t)DS18B20_0[i]);delay_ms(100);}
}单传感器读取温度和读取特定ID传感器的温度
code uint8_t DS18B20_0[8] {0x28, 0x38, 0x66, 0x16, 0xa8, 0x01, 0x3c, 0xe4};void main(void)
{Timer_Init(TIMER_0, TIMER_MODE_2, GATE_DISABLE, CLK_Internal, 22118400, 10, STC_TIM_Priority_Highest); //定时器配置为10us中断一次8位重装载USART_Init(USART_MODE_1, Rx_ENABLE, STC_USART_Priority_Lowest, 22118400, 115200, DOUBLE_BAUD_DISABLE, USART_TIMER_2);while(1){ DS18B20_Single(); DS18B20_write_byte(DS18B20_Convert_T); //转换命令 DS18B20_Single();printf(%f, , DS18B20_Read_Temperture());DS18B20_Connect(DS18B20_0);DS18B20_write_byte(DS18B20_Convert_T); //转换命令DS18B20_Connect(DS18B20_0);printf(%f\r\n, DS18B20_Read_Temperture());delay_ms(100);}
}多路传感器读取
code uint8_t DS18B20_0[8] {0x28, 0x30, 0xc5, 0xb8, 0x0, 0x0, 0x0, 0x8e};
code uint8_t DS18B20_1[8] {0x28, 0x38, 0x66, 0x16, 0x0, 0x0, 0x0, 0xee};void main(void)
{Timer_Init(TIMER_0, TIMER_MODE_2, GATE_DISABLE, CLK_Internal, 22118400, 10, STC_TIM_Priority_Highest); //定时器配置为10us中断一次8位重装载USART_Init(USART_MODE_1, Rx_ENABLE, STC_USART_Priority_Lowest, 22118400, 57600, DOUBLE_BAUD_DISABLE, USART_TIMER_1);DS18B20_Read_ROM(DS18B20_1);while(1){ DS18B20_Connect(DS18B20_0);DS18B20_write_byte(DS18B20_Convert_T); //转换命令DS18B20_Connect(DS18B20_0);printf(%f, , DS18B20_Read_Temperture());DS18B20_Connect(DS18B20_1);DS18B20_write_byte(DS18B20_Convert_T); //转换命令DS18B20_Connect(DS18B20_1);printf(%f\r\n, DS18B20_Read_Temperture());delay_ms(100);}
}
