DS18B20 數(shù)字溫度計特點

一.DS18B20特點

DS18B20 數(shù)字溫度計提供12位(二進制)溫度讀數(shù)的數(shù)字型傳感器。傳感器僅需要單總線接口與CPU連接，實現(xiàn)信號送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出。傳感器內(nèi)部框圖如下：

DS18B20內(nèi)部框圖

1. DS18B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供（如框圖所示），可不需要再接外部電源，因此從CPU到DS18B20僅需一條數(shù)據(jù)線和地線。
2. 內(nèi)部的64位ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20 ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56位的CRC碼（冗余校驗）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時廠家已設(shè)置好，用戶不可更改。
3. RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為8位。

DS18B20內(nèi)部RAM圖

第1、2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像。第6、7、8個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。

二.DS18B20連接圖

DS18B20電源連接方式有兩種，可通過數(shù)據(jù)線供電或者電源引腳直接供電；此外，無論哪種連接方式，數(shù)據(jù)線都需要外置4.7k的上拉電阻。

數(shù)據(jù)線供電的連接方式

外部電源供電的連接方式

三.DS18B20控制時序分析

1.復位時序

時序見圖，主機總線發(fā)送一復位脈沖(最短為 480us，最長960us的低電平信號)；接著主機將總線拉到高電平，釋放總線并進入引腳接收狀態(tài)；DS18B20 在檢測到總線的上升沿之后等待15-60us，接著DS18B20發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù) 60-240 us) 。主機總線檢測到低電平時間在140us內(nèi)，則檢測到DS18B20的應(yīng)答。

//復位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)    
{                 
  DS18B20_IO_OUT(); //SET IO OUTPUT
  DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低DQ
  delay_us(750);    //拉低750us
  DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
  delay_us(15);     //15US
}


//等待DS18B20的回應(yīng)
//返回1:未檢測到DS18B20的存在
//返回0:存在
u8 DS18B20_Check(void)     
{   
  u8 retry=0;
  DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT  
  while (DS18B20_DQ_IN&&retry< 200)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  };  
  if(retry >=200)return 1;
  else retry=0;
  while (!DS18B20_DQ_IN&&retry< 240)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  };
  if(retry >=240)return 1;     
  return 0;
}

2.寫時序

當主機總線從高拉至低電平時就產(chǎn)生寫時間隙，見圖時序圖，從下降沿開始15us之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上，DS18B20在15-60us間對總線采樣，若低電平寫入的位是0，若高電平，則寫入的位是1，連續(xù)寫入位數(shù)的間隙應(yīng)大于1us。

//寫一個字節(jié)到DS18B20
//dat：要寫入的字節(jié)
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)     
 {             
    u8 j;
    u8 testb;
    DS18B20_IO_OUT();//SET IO OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++)
    {
        testb=dat&0x01;
        dat=dat >>1;
        if (testb)
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;// 寫入1
            delay_us(2);                            
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            delay_us(60);             
        }
        else
        {
            DS18B20_DQ_OUT=0;// 寫入0
            delay_us(60);             
            DS18B20_DQ_OUT=1;
            delay_us(2);                          
        }
    }
}

3.讀時序

主機總線從高拉至低電平時，總線只須保持低電平1us以上后，將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，如圖：

讀時間在Trc后到15us內(nèi)有效，也就是說 t z 時刻前主機必須完成讀位，并在 Tinit后的 60us ~ 120 us內(nèi)釋放總線。主機引腳讀取總線狀態(tài)，若低電平讀取的位是0，若高電平，則讀取的位是1，連續(xù)讀取位數(shù)的間隙應(yīng)大于1us。

//從DS18B20讀取一個位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void)     // read one bit
{
    u8 data;
    DS18B20_IO_OUT();//SET IO OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT=0;
    delay_us(2);
    DS18B20_DQ_OUT=1;
    DS18B20_IO_IN();//SET IO INPUT
    delay_us(12);
    if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
    else data=0;  
    delay_us(50);           
    return data;
}


//從DS18B20讀取一個字節(jié)
//返回值：讀到的數(shù)據(jù)
u8 DS18B20_Read_Byte(void)    // read one byte
{        
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
    for (i=1;i<=8;i++)
    {
        j=DS18B20_Read_Bit();
        dat=(j< 7)|(dat >>1);
    }          
    return dat;
}

4.讀取DS18B20溫度值

DS18B20讀取溫度值步驟如下，其中單個傳感器無需匹配ROM，所以程序中跳過匹配ROM。

//從ds18b20得到溫度值
//精度：0.1C
//返回值：溫度值 （-550~1250）
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
    u8 temp;
    u8 TL,TH;
    short tem;
    DS18B20_Start ();                    // ds1820 開始轉(zhuǎn)換
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Check();  
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);// 跳過匹配ROM
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);// 轉(zhuǎn)換   
    TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB   
    TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB  
    if(TH >7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL;
        temp=0;//溫度為負  
    }else temp=1;//溫度為正      
    tem=TH; //獲得高八位
    tem< <=8;    
    tem+=TL;//獲得底八位
    tem=(float)tem*0.625;//轉(zhuǎn)換     
    if(temp)return tem; //返回溫度值
    else return -tem;    
}