DS18B20温度传感器完整使用介绍(配合51单片机) |
您所在的位置：网站首页 › 51单片机ds18b20测温程序 › DS18B20温度传感器完整使用介绍(配合51单片机) |
DS18B20温度传感器完整使用介绍(配合51单片机)
|
DS18B20是一款由Maxim Integrated（原Dallas Semiconductor）生产的数字温度传感器，以其高精度、低功耗、灵活的接口方式和易于使用的特性，在各种温度监测应用中被广泛采用。 以下是DS18B20的详细介绍： 基本特性数字输出：DS18B20直接输出数字信号，与传统的模拟温度传感器相比，它简化了与微控制器的接口设计，减少了对模数转换器（ADC）的需求。 单总线接口：采用独特的单线（1-Wire）通信协议，仅需一根数据线即可完成与微控制器的双向通信，降低了硬件成本和复杂度。此外，多个DS18B20可以通过这条单线总线连接在一起，每个传感器都有一个唯一的64位序列号，使得系统能够识别并单独寻址每个传感器。 温度测量范围：DS18B20的测量范围广泛，从-55°C到+125°C（-67°F至+257°F），满足了大多数常规温度测量需求。 高精度与分辨率：在-10°C到+85°C范围内，其精度通常可达到±0.5°C；分辨率可在9位至12位之间调节，默认为12位，对应分辨率最高达0.0625°C。 低功耗：工作电压范围为3V至5.5V，静态电流极低，非常适合电池供电的应用。 多功能性：DS18B20支持多种工作模式，包括温度转换模式、读取温度模式、配置模式等，用户可以根据需要设置不同的工作参数。 封装形式多样：DS18B20提供了多种封装形式，如TO-92、SOP8、DIP8等，适应不同的安装需求，包括管道式、螺纹式、磁铁吸附式、不锈钢封装式等，适用于各种恶劣或狭小环境的温度测量。 应用场景DS18B20因其灵活性和可靠性，被广泛应用于多种领域，包括但不限于： 家用电器（如冰箱、空调温度监控）工业自动化（如设备温度监控、环境温度控制）农业（如温室大棚温度管理）数据中心和服务器机房的温度监测汽车电子（发动机温度监控）医疗设备温度监控水族箱和养鱼场的水温控制 使用方法使用DS18B20通常需要遵循一定的通信协议，包括初始化、搜索传感器、读取或设置寄存器等步骤。在编程时，开发者需编写相应的代码来控制单总线的时序，或者利用已有的库函数（如Arduino、Raspberry Pi等平台上的库）来简化操作。通过简单的函数调用，即可读取到当前的温度值。 原理图
实验板上的DS18B20模块接在单片机的P3.7 IO口上，在插入DS18B20芯片时，圆弧朝上插入，具体效果可以看上面图片。 DS18B20的工作原理介绍DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。 它的一个工作周期可分为两个部分，温度检测和数据处理。 DS18B20内部有三种形态的存储器： (1) ROM只读存储器：用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（DS18B20 的编码是19H），后面 48 位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的 CRC 码（冗余校验），数据在芯片出厂时设置不可由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM(8+48+8)。 (2) RAM数据暂存器：用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20 共 9 个字节 RAM，每个字节为 8 位。第 1、 2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 3、 4 个字节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM的镜像。第 6、 7、 8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第 9 个字节为前 8 个字节的 CRC 码。 (3) EEPROM非易失性记忆体：用于存放长期需要保存的数据。比如: 上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共有3个字节的EEPROM，并在 RAM 都存在镜像，以方便用户操作。 DS18B20默认工作在12位分辨率模式，转换后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中(最前面的两个字节)，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625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再乘于0.0625即可得到实际温度。 数据提取也可以使用位运算，读取出来的数据是2个字节一共16位(H和L)，最低4位是小数位，剩下的是整数位。如果读取的数据是负数，需要-1再取反即可得到真实数据。 例如: int temp=0; temp=DS18B20_ReadTemp(); //读取一次DS18B20采集的温度（返回H+L位） if(temp>4,temp&0xF); } else { printf("DS18b20=%d.%d\r\n",temp>>4,temp&0xF); } 读取DS18B20温度示例代码(单只DS18B20情景)下面代码演示了循环读取DS18B20温度的过程，在主函数里1秒的间隔读取一次温度。 在编写DS18B20时序代码时，要注意时间的把控。 当前实验板的环境：采用STC90C516RD单片机，晶振是12MHZ，工作在12T模式下，代码中执行一条i++语句大概消耗的时间是12us。 程序中的延时时间，都是通过该时间推算的，如果程序要移植到其他单片机上，要注意时间的问题。 (硬件平台说明：CPU是STC90C516RD、晶振频率12MHZ 、工作在12T模式下、一个机器周期为1us时间) 示例代码: #include /*DS18B20硬件接口: P3.7*/ sbit DS18B20_GPIO=P3^7; int DS18B20_ReadTemp(void); /* 说明: 在12MHZ晶振下,12T模式下，i++消耗的时间差不多是12us */ /* 函数名称：u8 DS18B20_Init(void) 函数功能：向DS18B20发送复位脉冲,并检测应答信号 返 回 值：1表示失败,0表示成功 说明: 51单片机IO口默认输出高电平 */ u8 DS18B20_ResetSignal(void) { u8 i=0; //1. 发送复位信号 DS18B20_GPIO=0;//将总线拉低480us i=50; while(i--){} //延时600us ,最少480us i=0; DS18B20_GPIO=1;//然后释放(拉高)总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低 //2. 等待DS18B20拉低总线 while(DS18B20_GPIO) { i++; if(i>10)return 1;//失败 ,大概120us } //3. 等待DS18B20释放总线 i=0; while(DS18B20_GPIO==0) //60us~240us { i++; if(i>20)return 1;//失败,大概240us } return 0;//初始化成功 } /* 函数名称：u8 DS18B20_WriteByte(void) 函数功能：向DS18B20写入一个字节的数据 函数形参：写入的字节数据 */ void DS18B20_WriteByte(u8 byte) { u16 i=0,j=0; for(j=0;j>=1;//继续发送 } } /* 函数名称：u8 DS18B20_ReadByte(void) 函数功能：从DS18B20读取一个字节的数据 返 回 值：读到的数据 */ u8 DS18B20_ReadByte(void) { u8 byte=0; u16 i=0,j=0; for(j=0;j>=1; //先从低位开始接收数据 if(DS18B20_GPIO)byte|=0x80; i=4; //读取完之后等待48us再接着读取下一个数据 while(i--){} } return byte; } /* 函数名称：u16 DS18B20_ReadTemp(void) 函数功能：读取一次DS18B20的温度数据 返 回 值：读取的温度值 注意: 返回值要使用有符号的数据类型，因为温度可以返回负数。 */ int DS18B20_ReadTemp(void) { int temp=0;//存放温度数据 u8 TH,TL; //第一步: 启动温度转换 DS18B20_ResetSignal(); //发送复位脉冲并检测应答信号 DS18B20_WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令 DS18B20_WriteByte(0x44);//温度转换命令 //第二步: 读取温度 DS18B20_ResetSignal();//发送复位脉冲并检测应答信号 DS18B20_WriteByte(0xcc);//跳过ROM操作命令 DS18B20_WriteByte(0xbe);//发送读取温度命令 TL=DS18B20_ReadByte();//读取温度值共16位，先读低字节 TH=DS18B20_ReadByte();//再读高字节 temp=TH>4,temp&0xF); } DelayMs(1000); } } |
【本文地址】
今日新闻 |
推荐新闻 |