代码收藏家技术教程 2023-01-01

《使用DS18B20温度传感器：一个简单的指南》

DS18B20温度传感器

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°C 到 +125°C
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（VCC都不用接，直接信号线加GND线就可以通信）

模拟温度传感器：热敏电阻，可通过温度的变化改变电阻值，一般再接一个分压电阻，串联到VCC和GND之间，需要用AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号才能供单片机使用

DS18B20内部集成了模拟温度传感器所需的电路，其内部也相当于有个小芯片，将模拟信号处理成数字信号后存到RAM中，再通过引脚，将信号传给单片机使用

引脚及应用电路

引脚	功能
VDD	电源（3.0V ~ 5.5V）
GND	电源地
DQ	单总线接口

内部结构框图

如果使用寄生供电，则需要外加强上拉驱动
VDD电源检测，当没有接VCC时，会调整内部状态，使用寄生供电方式
64-BIT ROM：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

存储器结构

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

ROM指令	功能指令
SEARCH ROM [F0h]（搜索ROM）	CONVERT T [44h]（温度变换，启动温度传感器读取温度放到RAM中）
READ ROM [33h]（读ROM）	WRITE SCRATCHPAD [4Eh]（写RAM，加某个地址后，把数据写入到RAM中）
MATCH ROM [55h]（匹配ROM，发送该指令后会紧接着发送ROM地址，用于多个设备）	READ SCRATCHPAD [BEh]（读RAM，可以只读取RAM前两位的温度值，后续的不读取）
SKIP ROM [CCh]（跳过ROM，只有一个设备时使用）	COPY SCRATCHPAD [48h]（复制暂存器，调用该指令后会将RAM Byte2,3,4的值写入到EEPROM中，掉电不丢失）
ALARM SEARCH [ECh]（报警ROM）	RECALL E2 [B8h]（将EEPROM的值读取到RAM对应地址处）
	READ POWER SUPPLY [B4h]（判断是否是寄生供电）

DS18B20数据帧

温度变换：初始化→跳过ROM →开始温度变换

#include "OneWire.h"		//该头文件在单总线部分

#define SKIP_ROM 			0xCC
#define CONVERT_T 			0x44
#define READ_SCRATCHPAD 	 0xBE
/**
  * @brief DS18B20温度转换,即将温度传感器的值读入到RAM中
  * @param无
  * @retval无
  */
void DS18B20_ConvertT(void)
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(SKIP_ROM);		//单总线发送一个字节地址
	OneWire_SendByte(CONVERT_T);
}

温度读取：初始化→跳过ROM →读暂存器→连续的读操作

/**
  * @brief读取温度供main函数使用
  * @param无
  * @retval返回浮点型的温度值
  */
float DS18B20_ReadT()
{
	unsigned char TLSB,TMSB;
	unsigned int temp;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(READ_SCRATCHPAD);
	TLSB = OneWire_ReceiveByte();		//接收温度低位
	TMSB = OneWire_ReceiveByte();		//接收温度高位
	temp = (TMSB<<8)|TLSB;		//组成一个16位的数值
	
	/*因为LS BYTE的最低位应该是BIT4，BIT3~0都是小数位，而temp的值是把小数位当成了整数了
	导致整个有效数值向左移动了4位，要将4位小数也显示出来，temp就要除以16.0，因为不是除以
	16，所以小数位也是保留了下来*/
	
	T = temp /16.0;
	return T;
}

温度存储格式

温度数据都是以补码的形式存储的，读取时要进行转换，特别是负数

实例所用的知识点：

1.动态扫描按键，一直按着按键不放，DS18B20依然能检测温度并显示

2.最高值和最低值存储在E2PROM中，断电后仍能读取

main函数中使用

#include <REGX52.H>
#include "DS18B20.h"
#include "LCD1602.h"
unsigned char receive;
float temperature;

void main()
{
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Temperature");
	DS18B20_ConvertT();				//先进行温度转换
	Delay1ms(1000);					//延时1秒，避免下面读取温度时会闪一下出现默认的温度值
	while(1)
	{
         DS18B20_ConvertT();		//在循环中不断进行温度转换，将温度值读到DS18B20的RAM中
		temperature = DS18B20_ReadT();		//从RAM中读读取温度值
		if(temperature < 0)				   //如果温度是负数
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'-');
			temperature = -temperature;		//转为正数
		}
		else
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'+');
		}
		LCD_ShowNum(2,2,temperature,3);
		LCD_ShowChar(2,5,'.');
		/*因为要在LCD1602上显示小数，但没有显示小数的函数，
		且小数也不能通过求余得出，所以要将数值乘以10000，
		强转为unsigned long，再求余10000，得出小数部分,
		整数和小数分开显示（如果想输出两位小数，则*100后%）*/
		LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(temperature*10000)%10000,4);
	}
}