代码收藏家技术教程 2023-06-16

使用51单片机读取DS18B20温度传感器的方法

1.首先我们知道DS18B20是单总线协议，只有一根数据线。所以Data数据线即使发送端又是接收端，同时DS18B20内部接了弱上拉电阻（如图一所示），数据线默认为高电平。有了这些概念，我们就能进行下一步。

图一（截取DS18B20芯片手册）

2.初始化DS18B20

看图二可知，首先我们将总线从高拉低，保持480us左右，然后释放总线（没人拉低，默认高电平），此时总线上为高电平。然后等待15-60us，等待DS18B20模块将总线拉低。（如果拉低则说明DS18B20响应成功），DS18B20拉低60-240us后，释放总线。初始化完成。

图二

3.向DS18B20写入数据。

3.1 向DS18B20写0。

首先将总线由高拉低，低电平保持15us到60us，然后释放总线。写入0完成。

3.2 向DS18B20写1。

将总线由高拉低，低电平保持1-15us（看图三可知，低电平时间要低于15us），再释放总线。

图三

4.读取DS18B20寄存器中数据

4.1 读数据0

将总线由高拉低，保持1-15us。如果DS18B20中数据是0，则会将总线拉低。此时，总线上为低电平。我们要在60us以内读取数据(图四可知，60us以内DS18B20会释放总线)。否则可能会读到错误数据。

4.2 读数据1

将总线由高拉低，保持1-15us，如果数据是1,DS18B20会释放总线，总线上为高电平。然后在15us以后读取数据。

图四

5.DS18B20一些命令

5.1 0xCC→跳过ROM

5.2 其他命令

0x44→开始温度转换指令，0xBE→读取数据寄存器指令

图五

6.DS18B20数据寄存器

这里也比较关键，所以拎出来讲一下。

首先DS18B20的数据寄存器是16位，其中寄存器高字节的高5位的S表示符号位，其余3位才是表示数据。这里就浅讲一下，后面结合代码来解析一下。

图六

7.代码实例

声明：首先这里面的延时都是按照经验值，就是通过实践，得出比较准确的延时。

注：这里使用的是12M频率的单片机，如果是1M可以把for循环去掉

延时函数如下：

  sbit DQ=P1^4;
//我这里是P1^4连接了DS18B20的数据线。
//你们根据自己的单片机原理图查询
void Delay_OneWire(unsigned int t)  
{
	unsigned char i;
	while(t--){
		for(i=0;i<12;i++);
	}
}

7.1 DS18B20初始化

bit init_ds18b20(void)
{
  	bit initflag = 0;
  	
  	DQ = 1;  
  	Delay_OneWire(12);
  	DQ = 0;  //拉低总线
  	Delay_OneWire(80);
  	DQ = 1;
  	Delay_OneWire(10); //等待DS18B20拉低
    initflag = DQ;     //获取总线数据
  	Delay_OneWire(5);
  	return initflag;  
}

7.2 向DS18B20写入一字节数据

void Write_DS18B20(unsigned char dat)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;  //拉低
		DQ = dat&0x01; //获取dat最后一位数据
		Delay_OneWire(5);//写入数据
		DQ = 1;         //释放总线
		dat >>= 1;      //dat右移一位
	}
	Delay_OneWire(5);
}

7.3 读取DS18B20数据寄存器的值

unsigned char Read_DS18B20(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char dat;
  //循环8次，读一个字节
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;  //拉低
		dat >>= 1; 
		DQ = 1;  //释放总线
		if(DQ)  // 因为dat>>1位默认是0 ，如果DQ为0，就不需要赋0了
		{
			dat |= 0x80; //给dat赋1
		}	    
		Delay_OneWire(5);
	}
	return dat;
}

7.4 读取温度

unsigned int  get_temp()
{ 
	unsigned int result;
    float i;
	unsigned char low,high;
    init_ds18b20();
	Write_DS18B20(0xcc);//跳过rom
    Write_DS18B20(0x44);//开始转换
	 
	init_ds18b20();
	Write_DS18B20(0xcc);//跳过rom
	Write_DS18B20(0xbe);//开始转换
	 
    low=Read_DS18B20(); //先读取低字节
	high=Read_DS18B20();//再读取高字节
	result =high&0x0f;  //获取高字节低4位数据（1位符号位，3位数据位）
	result<<=8;         //左移8位
	result=result|low;  //或上低字节，拼成16位数据。
	i=result*0.0625;    //为什么乘0.0625，下面讲
	result=i*100;       //温度值扩大100倍，方便数码管显示
	return result;      //返回温度值
}

这里为什么最后的结果result需要乘以*0.0625。我们上面讲过DS18B20的数据寄存器，其实高字节的低3位才是数据位。如高字节的最后一位本来是 2^4，假如有这个数据。则数据寄存器这个位为1，因为我们已经左移了8位，则变成了2^8.则实际上扩大了2^8/2^4=2^4=16,比实际结果扩大了16倍，所以我们需要乘以0.0625,缩小16倍。这样才能得到真实值。

所以整体原因是因为result左移8位，导致数据扩大了16倍，所以result需要乘以0.0625缩小16倍！

8.结语

这次也是通过DS18B20的芯片手册来讲解如何读取DS18B20的数据，以及最后转化为真实温度。最后也是用代码实例来巩固理论，以及验证理论。