51单片机DS18B20温度传感器详解 |
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51单片机DS18B20温度传感器详解
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DS18B20是一种单总线数字温度传感器，测试温度范围-55℃-125℃，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。单总线，意味着没有时钟线，只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格，这也是DS18B20驱动编程的难点。 一.DS18B20温度传感器1.引脚图 2.DS18B20内部结构图
(1) 64 位ROM。它的内容是64 位序列号，它可以被看作是该DS18B20 的地址序列码，其作用是使每个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。 (2) 9字节暂存器包含：温度传感器、上限触发TH高温报警器、下限触发TL低温报警器、高速暂存器、8位CRC产生器。 3.64位ROM结构图 8位CRC:是单总线系列器件的编码，DS18B20定义为28H。 48位序列号：是一个唯一的序列号。 8位系列码：由CRC产生器生产，作为ROM中的前56位编码的校验码。 4.9字节暂存器结构图 以上是内部9 个字节的暂存单元（包括EEPROM）。 字节0~1 是温度存储器，用来存储转换好的温度。 字节2~3 是用户用来设置最高报警和最低报警值。这个可以用软件来实现。 字节4 是配置寄存器，用来配置转换精度，让它工作在9~12 位。 字节5~7 保留位。 字节8 CRC校验位。是64位ROM中的前56位编码的校验码。由CRC发生器产生。 5.温度寄存器结构图 温度寄存器由两个字节组成，分为低8位和高8位。一共16位。 其中，第0位到第3位，存储的是温度值的小数部分。 第4位到第10位存储的是温度值的整数部分。 第11位到第15位为符号位。全0表示是正温度，全1表示是负温度。 表格中的数值，如果相应的位为1，表示存在。如果相应的位为0，表示不存在。 6.配置寄存器 精度值： 9-bit 0.5℃ 10-bit 0.25℃ 11-bit 0.125℃ 12-bit 0.0625℃ 7.温度/数据关系 注意：如果温度是一个负温度，要将读到的数据减一再取反 二.单总线协议1.单总线通信初始化 初始化时序包括：主机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲。主机通过拉低单总线480-960μs产生复位脉冲；然后由主机释放总线，并进入接收模式。主机释放总线时，会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿，单总线器件检测到该上升沿后，延时15～60μs，接着单总线器件通过拉低总线60～240μsμ来产生应答脉冲。主机接收到从机的以应答脉冲后，说明有单总线器件在线，到此初始化完成。然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。 2.位写入时序 写时隙：当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间隙开始。有两种写时间隙：写1的时间隙和写0时间隙。所有写时间隙必须最少持续60us,包括两个写周期间至少1us的恢复时间。DQ引脚上的电平变低后，DS18B20在一个15us到60us的时间窗口内对DQ引脚采样。如果DQ引脚是高电平，就是写1，如果DQ引脚是低电平，就是写0。主机要生成一个写1时间隙，必须把数据线拉到低电平然后释放，在写时间隙开始后的15us内允许数据线拉到高电平。主机要生成一个写0时间隙，必须把数据线拉到低电平并保持60us。 3.位读取时序 当主机把总线从高电平拉低，并保持至少1us后释放总线；并在15us内读取从DS18B20输出的数据。 4.DS18B20的ROM操作命令 用途：主要是用于选定在单总线上的DS18B20，分为5个命令 （1）.读出ROM，代码为33H，用于读出DS18B20的序列号，即64位激光ROM代码。 （2）.匹配ROM，代码为55H，用于识别（或选中）某一特定的DS18B20进行操作。 （3）.搜索ROM，代码为F0H，用于确定总线上的节点数以及所有节点的序列号。 （4）.跳过ROM，代码为CCH，当总线仅有一个DS18B20时，不需要匹配 。 （5）.报警搜索，代码为ECH，主要用于鉴别和定位系统中超出程序设定的报警温度界限的节点。 三.驱动程序测试平台： 单片机：STC89C52RC，晶振12MHZ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ=P3^7; //定义数据线 void delay_us(uchar n) //延时约16微妙 { while(n--); }1.初始化 void DS18B20_init() { DQ=1; delay_us(1); //稍作延时 DQ=0; delay_us(80); //延时480到960us DQ=1; i = 0; while(DQ) //等待DS18B20拉低总线 { delay_us(100); i++; if(i>5)//约等待>5MS { return 0;//初始化失败 } } }2.写字节 void write_byte(uchar dat) //写一个字节 { uchar i; for(i=0;i>1; //从低位开始写 } delay_us(10); }3.读字节 uchar read_byte() //读一个字节 { uchar i,dat=0; for(i=0;i>1; //从最低位开始读 delay_us(10); //读取完之后等待48us再接着读取下一个数 } return dat; }4.读温度 uint read_temper () { uchar a,b; uint t=0; DS18B20_init(); delay_us(15); write_byte(0xcc); //跳过ROM操作命令 write_byte(0x44); //发送启动温度转换命令 DS18B20_init(); delay_us(15); write_byte(0xcc); //跳过ROM操作命令 write_byte(0xbe); //发送读温度寄存器命令 a=read_byte(); //先读低八位 b=read_byte(); //再读高八位 t=b; t |
主要由2部分组成：64位ROM、9字节暂存器，如图所示。
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