51单片机——DS18B20温度传感器

devtools/2025/1/20 5:14:24/

        由于DS18B20数字温度传感器是单总线接口，所以需要使用单片机>51单片机的一个IO口模拟单总线时序与DS18B20通信，将检测的环境温度读取出来

1、DS18B20模块电路

        传感器接口的单总线管脚接至单片机P3.7IO口上 

2、DS18B20介绍

2.1 DS18B20外观实物图 

        管脚1为GND，管脚2为数据DQ，管脚3为VDD 

2.2 DS18B20内部结构图

2.2.1 64位光刻ROM

        64位光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

        64位光刻 ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后 8位是前面56位的循环冗余校验码。

        光刻ROM的作用是使每一个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

2.2.2 高速缓存存储器 

        DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速的暂存器RAM和一个非易失性的可电擦除的 EEPROM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和配置寄存器 

2.2.2.1 配置寄存器

        配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化，配置寄存器结构如下图所示：

 

（1）低五位一直都是“1”

（2）TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在 DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不需要去改动

（3）R1和R0用来设置DS18B20的精度（分辨率），精度可设置为9，10，11或12位，对应的分辨率温度是 0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。R0和R1配置如下图所示：

在初始状态下默认的精度是12位，即R0=1、R1=1

2.2.2.2 高速暂存存储器

        （1）高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如下图所示：

        当温度转换命令（44H）发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节

        （2）存储的两个字节，高字节的前5位是符号位S，单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如下：

 

如果测得的温度大于0，这5位为“0”，只要将测到的数值乘以0.0625（默认精度是12位）即可得到实际温度

如果温度小于0，这5位为“1”， 测到的数值需要取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。

温度与数据对应关系如下图所示：

 

2.3 DS18B20时序

DS18B20时序包括如下几种：初始化时序、写（0和1）时序、 读（0和1）时序

DS18B20发送所有的命令和数据都是字节的低位在前

2.3.1 初始化时序

        主机输出低电平，保持低电平至少480us（该时间范围：480-960us），以产生复位脉冲。接着主机释放总线，外部的上拉电阻将单总线拉高，延时15-60us，并进入接收模式

        接着DS18B20拉低总线60-240us，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，还要做延时，其延时的时间从外部上拉电阻将单总线拉高算起最少要480us

//初始化时序图13的左半段：复位脉冲时序
void ds18b20_reset(){
    DS18B20_PORT=0;  //拉低DQ线（单总线）     主机输出低电平
    delay_10us(75);  //750us（480us-960us）        保持低电平至少480us
    DS18B20_PORT=1;  //拉高DQ线                       主机释放总线，外部的上拉电阻将单总线拉高
    delay_10us(2);  //20us(15us-60us)                     延时15-60us
}

//初始化时序图13的右半段：检测DS18B20是否存在，返回值0存在；返回值1不存在
u8 ds18b20_check(){
    u8 time_temp=0;
    while(DS18B20_PORT&&time_temp<20){  //DS18B20_PORT：1
        time_temp++;
        delay_10us(1);  //10us，要循环20次，相当于200us(60-240us)
    }
    if(time_temp>=20){
        return 1;  //超时了，仍没有等到低电平
    }else{
        time_temp=0;
    }
    //如果等到了低电平，DS18B20_PORT变为0
    while((!DS18B20_PORT)&&time_temp<20){  //DS18B20_PORT：0
        time_temp++;
        delay_10us(1);
    }
    if(time_temp>=20){
        return 1;  //超时了，仍没有等到高电平
    }
    return 0;
}

2.3.2 写时序

        写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线

        写1时序：主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us

        写0时序：主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us

//写时序：写一个字节到ds18b20中，提前准备好数据
void ds18b20_write_byte(u8 dat){  
    u8 i=0;
    u8 temp=0;
    //从低位向高位写 eg：1001 0011
    for(i=0;i<8;i++){
        temp=dat&0x01;  //拿到dat中低位的数据
        dat>>=1;
        if(temp){
            //写1时序
            DS18B20_PORT=0;                                     主机输出低电平
            _nop_();  //1us                                              延时2us
            _nop_();
            DS18B20_PORT=1;                                     释放总线
            delay_10us(10);  //100us(60-120us)            延时60us
        }else{
            //写0时序
            DS18B20_PORT=0;                                     主机输出低电平
            delay_10us(6);                                              延时60us
            DS18B20_PORT=1;                                     释放总线
            _nop_();  //1us                                              延时2us
            _nop_();
        }
    }
}  

2.3.3 读时序 

 

        所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态

        典型的读时序过程为：主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us

 //读一位
u8 ds18b20_read_bit(){
    u8 dat=0;  //存的是某一位（0或1）
    //主机输出低电平
    DS18B20_PORT=0;
    //延时2us
    _nop_();  //1us
    _nop_();
    DS18B20_PORT=1;     主机转入输入模式
    //延时2us，时间不能过长，必须在15us内读到数据  延时12us
    _nop_();  //1us
    _nop_();
    if(DS18B20_PORT){      读取单总线当前的电平
        dat=1;
    }else{
        dat=0;
    }
    delay_10us(5);     延时50us
    return dat;
}
//读一个字节
u8 ds18b20_read_byte(){
    u8 i=0;
    u8 dat=0;
    u8 temp=0;
    for(i=0;i<8;i++){
        temp=ds18b20_read_bit();  //i=0时，temp=1；i=1时，temp=1
        dat>>=1;  //i=0时，dat=000 0000；i=1时，dat=0100 0000
        dat|=temp<<7;  //i=0时，dat=1000 0000；i=1时，dat=1100 0000
    }
    return dat;
}

2.3.4 DS18B20的典型温度读取过程

复位→发SKIPROM命令（0XCC）→发开始转换命令（0X44）→延时→复位→发送SKIPROM命令（0XCC）→发读存储器命令（0XBE）→连续读出两个字节数据（即温度）→结束

 /*
DS18B20 的典型温度读取过程为：
复位→发SKIPROM命令（0XCC）→发开始转换命令（0X44）
→延时→
复位→发送SKIPROM命令（0XCC）→发读存储器命令（0XBE）→连续读出两个字节数据(即温度)→结束。
*/
//开始温度转换
void ds18b20_start(){
    ds18b20_init();  //初始化：复位和检查
    ds18b20_write_byte(0xcc);  //发SKIPROM命令（0XCC）
    ds18b20_write_byte(0x44);  //发开始转换命令（0X44）
}
//从ds18b20得到温度值
double ds18b20_read_temperture(){
    double temp;
    u8 dath=0;
    u8 datl=0;
    u16 value=0;
    ds18b20_start();
    ds18b20_init();  //初始化：复位和检查
    ds18b20_write_byte(0xcc);  //发送SKIPROM命令（0XCC）
    ds18b20_write_byte(0xbe);  //发读存储器命令（0XBE）
    //连续读出两个字节数据(即温度)
    datl=ds18b20_read_byte();  //低8位
    dath=ds18b20_read_byte();  //高8位
    //高8位和低8位连接起来，拼成16位
    value=(dath<<8)+datl;  
    //判断是正温度还是负温度
    if((value&0xf800)==0xf800){  //负温度
        value=(~value)+1;
        temp=value*(-0.0625);
    }else{  //正温度
        temp=value*0.0625;
    }
    return temp;
} 

3、实验

要实现的功能是：插上DS18B20温度传感器，数码管显示检测的温度值 

如果不知道怎么进行多文件编程，单片机>51单片机——I2C-EEPROM-CSDN博客中有

3.1 Public文件

3.1.1 public.h

//头文件中放置函数的声明、全局变量的定义
#ifndef _public_H
#define _public_H
#include "reg52.h"
//全局变量
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;
//两个延迟函数声明
void delay_10us(u16 us);
void delay_ms(u16 ms);
#endif

3.1.2 public.c

#include "public.h"
void delay_10us(u16 us){
    while(us--);
}
void delay_ms(u16 ms){
    u16 i=0,j=0;
    for(i=0;i<ms;i++){
        for(j=0;j<110;j++);
    }
}

3.2 动态数码管 

3.2.1 smg.h

#ifndef _smg_H
#define _smg_H
#include "public.h"
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;
#define SMG_A_DP_PORT P0
extern u8 gsmg_code[];
void smg_display(u8 save_buff[],u8 pos);
#endif

3.2.2 smg.c

 #include "smg.h"
u8 gsmg_code[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
//save_buff是一个u8类型的数组，方便外部传入要显示的数据
//pos是数码管从左开始第几个位置开始显示，取值范围是1-8
void smg_display(u8 save_buff[],u8 pos){
    u16 i=0;
    u16 pos_temp=pos-1;
    for(i=pos_temp;i<8;i++){
        //位选
        switch(i){
            case 0:
                LSC=1,LSB=1,LSA=1;  //7
                break;
            case 1:
                LSC=1,LSB=1,LSA=0;  //6
                break;
            case 2:
                LSC=1,LSB=0,LSA=1;  //5
                break;
            case 3:
                LSC=1,LSB=0,LSA=0;  //4
                break;
            case 4:
                LSC=0,LSB=1,LSA=1;  //3
                break;
            case 5:
                LSC=0,LSB=1,LSA=0;  //2
                break;
            case 6:
                LSC=0,LSB=0,LSA=1;  //1
                break;
            case 7:
                LSC=0,LSB=0,LSA=0;  //0
                break;
        }
        SMG_A_DP_PORT=save_buff[i-pos_temp]; 
        delay_10us(100);
        SMG_A_DP_PORT=0x00;  //消隐
    }
}

3.3 DS18B20

3.3.1 ds18b20.h

#ifndef _ds18b20_H
#define _ds18b20_H
#include "public.h"
#include "intrins.h"  //_nop_()：1us
sbit DS18B20_PORT=P3^7;  //DQ
//初始化时序图13的左半段：复位脉冲时序
void ds18b20_reset();
//初始化时序图13的右半段：检测DS18B20是否存在，返回值0存在；返回值1不存在
u8 ds18b20_check();
//初始化时序
u8 ds18b20_init();
//写时序：写一个字节到ds18b20中，提前准备好数据
void ds18b20_write_byte(u8 dat);
//读一位
u8 ds18b20_read_bit();
//读一个字节
u8 ds18b20_read_byte();
//开始温度转换
void ds18b20_start();
//从ds18b20得到温度值
double ds18b20_read_temperture();
#endif

3.3.2 ds18b20.c

#include "ds18b20.h"
//协议层
//初始化时序图13的左半段：复位脉冲时序
void ds18b20_reset(){
    DS18B20_PORT=0;  //拉低DQ线（单总线）
    delay_10us(75);  //750us（480us-960us）
    DS18B20_PORT=1;  //拉高DQ线
    delay_10us(2);  //20us(15us-60us)
}

//初始化时序图13的右半段：检测DS18B20是否存在，返回值0存在；返回值1不存在
u8 ds18b20_check(){
    u8 time_temp=0;
    while(DS18B20_PORT&&time_temp<20){  //DS18B20_PORT：1
        time_temp++;
        delay_10us(1);  //10us，要循环20次，相当于200us(60-240us)
    }
    if(time_temp>=20){
        return 1;  //超时了，仍没有等到低电平
    }else{
        time_temp=0;
    }
    //如果等到了低电平，DS18B20_PORT变为0
    while((!DS18B20_PORT)&&time_temp<20){  //DS18B20_PORT：0
        time_temp++;
        delay_10us(1);
    }
    if(time_temp>=20){
        return 1;  //超时了，仍没有等到高电平
    }
    return 0;
}

//初始化时序（将初始化时序图13的左半段和右半段连接起来）
u8 ds18b20_init(){
    ds18b20_reset();
    return ds18b20_check();
}


//ds18b20中读写操作
//写时序：写一个字节到ds18b20中，提前准备好数据
void ds18b20_write_byte(u8 dat){  
    u8 i=0;
    u8 temp=0;
    //从低位向高位写 1001 0011
    for(i=0;i<8;i++){
        temp=dat&0x01;  //拿到dat中低位的数据
        dat>>=1;
        if(temp){
            //写1时序
            DS18B20_PORT=0;
            _nop_();  //1us
            _nop_();
            DS18B20_PORT=1;
            delay_10us(10);  //100us(60-120us)
        }else{
            //写0时序
            DS18B20_PORT=0;
            delay_10us(6);
            DS18B20_PORT=1;
            _nop_();  //1us
            _nop_();
        }
    }
}

//读时序：读位、读字节 1001 0011
//读一位
u8 ds18b20_read_bit(){
    u8 dat=0;  //存的是某一位（0或1）
    //主机输出低电平
    DS18B20_PORT=0;
    //延时2us
    _nop_();  //1us
    _nop_();
    DS18B20_PORT=1;
    //延时2us，时间不能过长，必须在15us内读到数据
    _nop_();  //1us
    _nop_();
    if(DS18B20_PORT){
        dat=1;
    }else{
        dat=0;
    }
    delay_10us(5);
    return dat;
}
//读一个字节
u8 ds18b20_read_byte(){
    u8 i=0;
    u8 dat=0;
    u8 temp=0;
    for(i=0;i<8;i++){
        temp=ds18b20_read_bit();  //i=0时，temp=1；i=1时，temp=1
        dat>>=1;  //i=0时，dat=000 0000；i=1时，dat=0100 0000
        dat|=temp<<7;  //i=0时，dat=1000 0000；i=1时，dat=1100 0000
    }
    return dat;
}


/*
DS18B20 的典型温度读取过程为：
复位→发SKIPROM命令（0XCC）→发开始转换命令（0X44）
→延时→
复位→发送SKIPROM命令（0XCC）→发读存储器命令（0XBE）→连续读出两个字节数据(即温度)→结束。
*/
//开始温度转换
void ds18b20_start(){
    ds18b20_init();  //初始化：复位和检查
    ds18b20_write_byte(0xcc);  //发SKIPROM命令（0XCC）
    ds18b20_write_byte(0x44);  //发开始转换命令（0X44）
}
//从ds18b20得到温度值
double ds18b20_read_temperture(){
    double temp;
    u8 dath=0;
    u8 datl=0;
    u16 value=0;
    ds18b20_start();
    ds18b20_init();  //初始化：复位和检查
    ds18b20_write_byte(0xcc);  //发送SKIPROM命令（0XCC）
    ds18b20_write_byte(0xbe);  //发读存储器命令（0XBE）
    //连续读出两个字节数据(即温度)
    datl=ds18b20_read_byte();  //低8位
    dath=ds18b20_read_byte();  //高8位
    //高8位和低8位连接起来，拼成16位
    value=(dath<<8)+datl;  
    //判断是正温度还是负温度
    if((value&0xf800)==0xf800){  //负温度
        value=(~value)+1;
        temp=value*(-0.0625);
    }else{  //正温度
        temp=value*0.0625;
    }
    return temp;
}

3.4 main.c

#include "public.h"
#include "smg.h"
#include "ds18b20.h"
/*
下载程序后，插上DS18B20温度传感器，数码管显示检测的温度值
*/
void main(){
    u8 i=0;
    int temp_value;  //有负温度
    u8 temp_buf[5];
    ds18b20_init();  //起始信号，检查ds18b20在不在，要不要都可以
    while(1){
        i++;
        if(i%50==0){  //减少读的频率，750us转换一次
            temp_value=ds18b20_read_temperture()*10;
        }
        if(temp_value<0){
            //显示符号位
            temp_value=-temp_value;
            temp_buf[0]=0x40;  //显示负号
        }else{
            temp_buf[0]=0x00;  //不显示
        }
        //读的温度要在数码管显示
        temp_buf[1]=gsmg_code[temp_value/1000];
        temp_buf[2]=gsmg_code[temp_value%1000/100];
        temp_buf[3]=gsmg_code[temp_value%1000%100/10]|0x80;
        temp_buf[4]=gsmg_code[temp_value%1000%100%10];
        smg_display(temp_buf,4);
    }
}


http://www.ppmy.cn/devtools/152006.html

相关文章

【linux命令】ip命令使用

【linux命令】ip命令使用

1、设置网口IP 方法1&#xff1a;通过IP设置网口ip 添加静态IP&#xff1a; ip addr add 1.1.1.1/24 dev eth0 删除ip: ip addr del 1.1.1.1/24 dev eth0 方法2&#xff1a;nmtui 配置IP另外方法&#xff1a; nmtui 2、添加路由 添加路由&#xff1a; ip route add 目标网…
阅读更多...
RV1126+FFMPEG推流项目(9)AI和AENC模块绑定，并且开启线程采集

RV1126+FFMPEG推流项目(9)AI和AENC模块绑定，并且开启线程采集

前面两篇已经交代AI和AENC模块的配置&#xff0c;这篇就让这两个模块绑定起来&#xff0c;绑定的原因是&#xff0c;Aenc从Ai模块拿到采集的原始数据进行编码。 使用 RK_MPI_SYS_Bind 把 AI 节点和 AENC 进行绑定&#xff0c;其中 enModId 是模块 ID 号选择的是 RK_ID_AI、s32C…
阅读更多...
智能网联汽车的数据脱敏

智能网联汽车的数据脱敏

2021 年施行的数据安全法旨在规范数据处理活动&#xff0c;保障数据安全&#xff0c;促进包括自动驾驶数据在内的开发利用&#xff0c;保护个人、组织的合法权益&#xff0c;维护国家主权、安全和发展利益。同年施行的个人信息保护法则进一步细化了个人信息权益的保护&#xff…
阅读更多...
知识图谱实体对齐工具浅析

知识图谱实体对齐工具浅析

知识图谱实体对齐工具是用于将不同知识图谱或数据源中的相同实体进行匹配和融合的技术。以下是几种常见的知识图谱实体对齐工具及其方法&#xff1a; 基于嵌入的方法&#xff1a; TransE、TransR、TransD、TransH、TransG&#xff1a;这些方法通过将实体和关系嵌入到低维向量空…
阅读更多...
RV1126+FFMPEG推流项目(8)AENC音频编码模块

RV1126+FFMPEG推流项目(8)AENC音频编码模块

本节分享的是AENC音频编码模块&#xff0c;是负责在AI模块通道里面取出收集到的音频数据&#xff0c;进行编码。了解AENC模块之前&#xff0c;先来看一个数据结构“RV1126_AENC_CONFIG”&#xff0c;这个数据结构是自己封装的&#xff0c;里面有AENC通道号&#xff0c;和内部描…
阅读更多...
JavaScript作用域

JavaScript作用域

JavaScript 作用域 作用域是可访问变量的集合。 JavaScript 作用域 在 JavaScript 中, 对象和函数同样也是变量。 在 JavaScript 中, 作用域为可访问变量，对象，函数的集合。 JavaScript 函数作用域: 作用域在函数内修改。 JavaScript 局部作用域 变量在函数内声明，变量为…
阅读更多...
回归预测 | MATLAB实SVM支持向量机多输入单输出回归预测

回归预测 | MATLAB实SVM支持向量机多输入单输出回归预测

效果一览 基本介绍 回归预测 | MATLAB实SVM支持向量机多输入单输出回归预测 …………训练集误差指标………… 1.均方差(MSE)&#xff1a;166116.6814 2.根均方差(RMSE)&#xff1a;407.5741 3.平均绝对误差&#xff08;MAE&#xff09;&#xff1a;302.5888 4.平均相对百分误…
阅读更多...
Apache SeaTunnel 荣登 2024 年度中间件开源项目 Top 50 榜单

Apache SeaTunnel 荣登 2024 年度中间件开源项目 Top 50 榜单

近日&#xff0c;Apache SeaTunnel 项目成功入选 2024 年度中间件开源项目 Top 50 榜单。该榜单由 Open Github 技术社区评选&#xff0c;旨在表彰在中间件领域具有突出表现的开源项目。 榜单链接&#xff1a;https://zhuanlan.zhihu.com/p/16116358605 关于 Apache SeaTunnel …
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023