代码收藏家技术教程 2024-07-10

单片机学习第14期：DS18B20温度传感器原理与应用

DS18B20温度传感器

13.1DS18B20温度传感器基础知识

1.DS18B20介绍

2.引脚及应用电路

3.内部结构框图

4.存储器框图

5.单总线介绍

6.单总线电路规范

7.单总线时序结构

8.DS18B20操作流程

9.DS18B20数据帧

13.2DS18B20温度读取和温度报警器代码

1.DS18B20温度读取

（1）工程目录

（2）main.c函数

（3）DS18B20.c函数

（4）OneWire.c函数

2.DS18B20温度报警器

（1）工程目录

（2）main.c函数

13.1DS18B20温度传感器基础知识

1.DS18B20介绍

DS18B20是一种常见的数字温度传感器，其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出，相比较于模拟温度传感器，具有功能强大、硬件简单、易扩展、抗干扰性强等特点
测温范围：-55°℃到+125°℃
通信接口：1-Wire(单总线)·其它特征：可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄生供电

2.引脚及应用电路

3.内部结构框图

64-BITROM：作为器件地址，用于总线通信的寻址
SCRATCHPAD(暂存器)：用于总线的数据交互
EEPROM：用于保存温度触发阈值和配置参数

4.存储器框图

5.单总线介绍

单总线(1-WireBUS)是由Dallas公司开发的一种通用数据总线
一根通信线**：DQ**
异步、半双工
单总线只需要一根通信线即可实现数据的双向传输，当采用寄生供电时，还可以省去设备的VDD线路，此时，供电加通信只需要DQ和GND两根线

6.单总线电路规范

设备的DO均要配置成开漏输出模式
DO添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7K左右
若此总线的从机采取寄生供电，则主机还应配一个强上拉输出电路

7.单总线时序结构

初始化：主机将总线拉低至少480us.然后释放总线，等待15-60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机，之后从机将释放总线
发送一位：主机将总线拉低60_{120us.然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1}15us.然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后(典型值)读取电平，整个时间片应大于60us

发送一位：主机将总线拉低60_{120us.然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1}15us.然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后(典型值)读取电平，整个时间片应大于60us

8.DS18B20操作流程

初始化：从机复位，主机判断从机是否响应
ROM操作：ROM指令+本指令需要的读写操作
功能操作：功能指令+本指令需要的读写操作

9.DS18B20数据帧

13.2DS18B20温度读取和温度报警器代码

1.DS18B20温度读取

（1）工程目录

（2）main.c函数

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"

float T;

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Temperature:");
	
	while(1)
	{
		DS18B20_ConvertT();
		T=DS18B20_ReadT();
		if(T<0)
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'-');
			T=-T;
		}
		else
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'+');
		}
		LCD_ShowNum(2,2,T,3);
		LCD_ShowChar(2,5,'.');
		LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(T*10000)%10000,4);
	}
}

（3）DS18B20.c函数

#include <REGX52.H>
#include "OneWire.h"

#define DS18B20_SKIP_ROM  0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T 0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 0xBE

void DS18B20_ConvertT(void)
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}

float DS18B20_ReadT(void)
{
	unsigned char TLSB,TMSB;
	int Temp;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);
	TLSB=OneWire_ReceiveByte();
	TMSB=OneWire_ReceiveByte();
	Temp=(TMSB<<8)|TLSB;
	T=Temp/16.0;
	return T;
}

（4）OneWire.c函数

#include <REGX52.H>
sbit OneWire_DQ=P3^7;

unsigned char OneWire_Init(void)
{
	
	unsigned char  i;
	unsigned char AckBit;
    OneWire_DQ=1;
	OneWire_DQ=0;
	
	i = 227;while (--i);//Delay 500us
	OneWire_DQ=1;
	i = 29;while (--i);//Delay 70us
	AckBit=OneWire_DQ;
	i = 227;while (--i);//Delay 500us
	return AckBit;
}

void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=0;

	i = 3;while (--i);//Delay 10us
	OneWire_DQ=Bit;
	i = 22;while (--i);//Delay 50us
	OneWire_DQ=1;
}

unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Bit;
	OneWire_DQ=0;
	i = 1;while (--i);//Delay 5us
	OneWire_DQ=1;
	i = 1;while (--i);//Delay 5us	
	Bit=OneWire_DQ;
	i = 22;while (--i);//Delay 50us	
	return Bit;
}

void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));
	}
}

unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Byte=0x00;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<<i);}
	}
	return Byte;
}

2.DS18B20温度报警器

（1）工程目录

（2）main.c函数

#include <REGX52.H>
#include "DS18B20.h"
#include "AT24C02.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Key.h"
#include "Delay.h"

float T,TShow;
char TLow,THigh;
unsigned char KeyNum;
void main()
{
	DS18B20_ConvertT();
	Delay(1000);
	THigh=AT24C02_ReadByte(0);
	TLow=AT24C02_ReadByte(1);
	if(THigh>125||TLow<-55||THigh<=TLow)
	{
		THigh=20;
		TLow=15;
	}
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"T:");
	LCD_ShowString(2,1,"TH:");
	LCD_ShowString(2,9,"TL:");
	LCD_ShowSignedNum(2,4,THigh,3);
	LCD_ShowSignedNum(2,12,TLow,3);
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();
		/*温度读取及显示*/
		DS18B20_ConvertT();
		T=DS18B20_ReadT();
		if(T<0)
		{
			LCD_ShowChar(1,3,'-');
			TShow=-T;
		}
		else
		{
			LCD_ShowChar(1,3,'+');
			TShow=T;
		}
		LCD_ShowNum(1,4,TShow,3);
		LCD_ShowChar(1,7,'.');
		LCD_ShowNum(1,8,(unsigned char)(TShow*100)%100,2);
		
		/*阈值判断及显示*/
		if(KeyNum)
		{
			if(KeyNum==1)
			{
				THigh++;
				if(THigh>125){THigh=125;}
			}
			if(KeyNum==2)
			{
				THigh--;
				if(THigh<=TLow){THigh++;}
			}
			if(KeyNum==3)
			{
				TLow++;
				if(TLow>=THigh){TLow--;}
			}
			if(KeyNum==4)
			{
				TLow--;
				if(THigh<-55){TLow=-55;}
			}
			LCD_ShowSignedNum(2,4,THigh,3);
			LCD_ShowSignedNum(2,12,TLow,3);
			AT24C02_WriteByte(0,THigh);
			Delay(5);
			AT24C02_WriteByte(0,TLow);
			Delay(5);
		}
		if(T>THigh)
		{
			LCD_ShowString(1,13,"OV:H");
		}
		else if(T<TLow)
		{
			LCD_ShowString(1,13,"OV:L");
		}
		else
		{
			LCD_ShowString(1,13,"    ");
		}

	}
}