DS18B20温度传感器与单总线通信协议详解

DS18B20温度传感器与单总线通信协议详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_67808371/article/details/134484849

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。其测温范围为-55°C 到 +125°C，通信接口采用1-Wire（单总线）。

引脚及应用电路

• VCC:电源（3.0V ---- 5.0V）
• GND:电源地
• DQ:单总线接口（单片机的引脚）

内部结构框图

• 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

单总线介绍

1. 单总线（1-Wire BUS）是由Dallas公司开发的一种通用数据总线
2. 一根通信线：DQ
3. 异步（没有时钟线）、半双工（接收和发送不能同时进行）
4. 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

单总线电路规范

1. 设备的DQ均要配置成开漏输出模式
2. DQ添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7KΩ左右
3. 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

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

接收一位

主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，并在拉低后15us内读取总线电平（尽量贴近15us的末尾），读取为低电平则为接收0，读取为高电平则为接收1，整个时间片应大于60us

发送一个字节

连续调用8次发送一位的时序，依次发送一个字节的8位（低位在前）

接收一个字节

连续调用8次接收一位的时序，依次接收一个字节的8位（低位在前）

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

DS18B20数据帧

温度变换：初始化→跳过ROM→开始温度变换
温度读取：初始化→跳过ROM→读暂存器→连续的读操作

温度存储格式

单总线代码

#include <REGX52.H>
//引脚定义
sbit OneWire_DQ=P3^7;
/**
  * @brief  单总线初始化
  * @param  无
  * @retval 从机响应位，0为响应，1为未响应
  */
unsigned char OneWire_Init(void)
{
    unsigned char i;
    unsigned char AckBit;
    OneWire_DQ=1;	//释放总线（使得总线位于空闲状态）
    OneWire_DQ=0;	//拉低总线（至少480us）
    i = 247;while (--i);		//Delay 500us
    OneWire_DQ=1;	//释放总线（等待15~ 60us）
    i = 32;while (--i);			//Delay 70us
    AckBit=OneWire_DQ;//读取总线（从机响应会---拉低总线60~240us）
    i = 247;while (--i);		//Delay 500us
    return AckBit;
}
/**
  * @brief  单总线发送一位
  * @param  Bit 要发送的位
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
    unsigned char i;
    OneWire_DQ=0;	//拉低总线
    i = 4;while (--i);			//Delay 10us
    OneWire_DQ=Bit;//继续拉低为0，则为低电平，（否则为高电平（即拉低时间10us））
    i = 24;while (--i);			//Delay 50us
    OneWire_DQ=1;//释放总线
}
/**
  * @brief  单总线接收一位
  * @param  无
  * @retval 读取的位
  */
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
    unsigned char i;
    unsigned char Bit;
    OneWire_DQ=0;	//拉低总线（1~15us）
    i = 2;while (--i);			//Delay 5us
    OneWire_DQ=1;	//释放总线
    i = 2;while (--i);			//Delay 5us
    Bit=OneWire_DQ;//读取总线电平（在拉低后15us之内读取）
    i = 24;while (--i);//完整时间片（大于60us）			//Delay 50us
    return Bit;//返回读取的值
}
/**
  * @brief  单总线发送一个字节
  * @param  Byte 要发送的字节
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
    unsigned char i;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));//循环8次（1字节）
    }
}
/**
  * @brief  单总线接收一个字节
  * @param  无
  * @retval 接收的一个字节
  */
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
    unsigned char i;
    unsigned char Byte=0x00;//定义接收变量
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<<i);}//如果接收为1，1左移，相与为1，否则为默认值（0）
    }
    return Byte;//返回接收值
}

DS18B20温度读取代码

#include <REGX52.H>
#include "OneWire.h"
//DS18B20指令
#define DS18B20_SKIP_ROM			0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T			0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 	0xBE
/**
  * @brief  DS18B20开始温度变换
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS18B20_ConvertT(void)
{
    OneWire_Init();		//先初始化
    OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);//跳过指令
    OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);//温度转换指令
}
/**
  * @brief  DS18B20读取温度
  * @param  无
  * @retval 温度数值
  */
float DS18B20_ReadT(void)
{
    unsigned char TLSB,TMSB;//定义接收变量
    int Temp;//定义计算后的真实温度
    float T;
    OneWire_Init();	//初始化
    OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);//跳过指令
    OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);//读取指令
    TLSB=OneWire_ReceiveByte();	//先读取低字节
    TMSB=OneWire_ReceiveByte();//再读取高字节
    Temp=(TMSB<<8)|TLSB;	//高字节与低字节合并为整体
    T=Temp/16.0;	//将16进制转换为10进制
    return T;//返回温度
}