51单片机——DS18B20简要记录

对DS18B20的使用作一个简单记录。

DS18B20内部组成

64位ROM

• 8位FAMILY CODE：DS18B20的64位ROM中的前8位统一为28H；

• 48位SERIAL NUMBER：唯一序列号；

• 8位CRC：对ROM中前56位编码的校验码。

高速暂存存储器

• 字节0：存储温度值的低8位；

• 字节1：存储温度值的高8位；

• 字节2：存储报警触发的温度上限值，也可作为一般用途的存储器（EEPROM）使用；

• 字节3：存储报警触发的温度下限值，也可作为一般用途的存储器（EEPROM）使用；

• 字节4：配置寄存器；通过R0位和R1位可以设置转换分辨率，默认分辨率为12位；

  

  

• 字节5~7：保留字段；

• 字节8：CRC。

DS18B20温度数据

获取温度

DS18B20以16位补码的形式将温度数据存储于温度寄存器，单位为摄氏度。

从11位到15位为符号位，温度值为正数时，符号位均为0；温度值为负数时，符号位均为1。

剩下的11位当中，对于12位分辨率，所有位全部有效；对于11位分辨率，0位无意义；对于10位分辨率，0位和1位无意义；对于9位分辨率，0位、1位和2位无意义。

12位分辨率的精度为0.0625摄氏度；11位分辨率的精度为0.125摄氏度；10位分辨率的精度为0.25摄氏度；9位分辨率的精度为0.5摄氏度。

温度计算

当温度值为正数时，将温度寄存器从0位到10位的11位二进制数转换为十进制数，再与分辨率的精度相乘，即可得到实际温度值；当温度值为负数时，先将温度寄存器的11位二进制补码转换为原码，再将原码转换为十进制数，最后再与分辨率的精度相乘，即可得到实际温度值。

温度阈值

对于两个温度阈值触发寄存器（TH和TL），由于均为8位寄存器，因此仅能将温度寄存器4位到11位所表示的温度值与设定的阈值进行比较。

对于正数，7位为0；对于负数，7位为1。

DS18B20操作指令

ROM指令

当同一总线上挂载多个DS18B20时，需要通过ROM指令来控制某个DS18B20；当总线上只挂载单个DS18B20时，使用跳过ROM指令（0xCC）即可。

• 读ROM（0x33）：读取DS18B20的64位ROM中的编码；
• ROM匹配（0x55）：发出此指令后，接着发出64位ROM中的编码，选中总线上与编码对应的DS18B20，为下一步对该DS18B20的读写作准备；
• 搜索ROM（0xF0）：用于确定挂载在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作准备；
• 跳过ROM（0xCC）：忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发送温度转换指令；
• 警报搜索（0xEC）：查找总线上温度超过阈值的DS18B20。

RAM指令

• 温度转换（0x44）：启动DS18B20进行温度转换，转换结果存储于内部的9字节RAM中；
• 读暂存器（0xBE）：读取内部RAM中9字节的内容；
• 写暂存器（0x4E）：发出此指令向内部RAM的第3、4字节写温度上、下限的阈值，紧跟该命令之后，发送两字节的数据；
• 复制暂存器（0x48）：将内部RAM中第3、4字节的内容复制到EEPROM中；
• 重调EEPROM（0xB8）：将EEPROM中相应的内容恢复到RAM中的第3、4字节；
• 读供电方式（0xB4）：读DS18B20的供电模式；若为寄生供电，则DS18B20发送0；若为外接电源供电，则DS18B20发送1。

DS18B20时序

初始化DS18B20

• MCU拉低电平最少480us，产生复位脉冲，然后释放总线；
• DS18B20检测到请求后，拉低电平60~240us表示应答；
• 在DS18B20拉低电平的60~240us期间，MCU读取总线的电平，若为低电平，则表示DS18B20初始化成功；
• 在DS18B20拉低电平60~240us之后，释放总线。

写时序

• 写0：MCU拉低电平60~120us，然后释放总线；
• 写1：MCU拉低电平大于1us，然后在15us内释放总线。

在写时序起始后15~60us内，DS18B20处于电平采样状态；若此时总线为高电平，则向DS18B20写1；若此时总线为低电平，则向DS18B20写0。

两次写周期之间最少间隔1us。

读时序

MCU拉低电平最少1us，然后释放总线；DS18B20检测到电平被拉低1us后，若发送0，则将电平拉低直到读周期结束，若发送1，则释放总线。读时序必须最少需要60us，且两次读时序之间最少需要间隔1us。

举个栗子

通过DS18B20采集环境温度，并在开发板的数码管模块上的左三位显示（带1位小数）。

MCU：AT89S52

#include <reg52.h>

sbit DS=P2^2;
sbit DU=P2^6;
sbit WE=P2^7;

unsigned char table0[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};		//无小数点
unsigned char table1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};		//有小数点
unsigned int temp;

void Delay(unsigned int x)		//延时一定时间
{
  unsigned int i;
  while(x)
  {
    i=200;
    while(i>0)
    {
      i--;
    }
    x--;
  }
}

void DS18B20_init()		//DS18B20初始化
{
  unsigned int i;
  DS=0;		//MCU拉低电平最少480us，产生复位脉冲，然后释放总线
  i=103;		//延时480us~960us
  while(i>0)
  {
    i--;
  }
  DS=1;		//释放总线
  i=4;		//等待15~60us，然后DS18B20拉低电平60~240us表示应答
  while(i>0)
  {
    i--;
  }
  while(DS);
}

bit Read_bit()		//读取1比特的数据；“读”时序最少需要60us
{
  unsigned int i;
  bit dat;
  DS=0;
  i++;		//拉低电平最少1us，然后再释放总线
  DS=1;
  i++;		//等待一定时间后，再读取电平状态
  i++;
  dat=DS;
  i=8;
  while(i>0)
  {
    i--;		//等待最少60us
  }
  return dat;
}

unsigned char Read_byte()		//读取1字节的数据
{
  unsigned char i,j;
  unsigned char dat=0;
  for(i=1;i<=8;i++)
  {
    j=Read_bit();
    dat=(j<<7)|(dat>>1);
  }
  return dat;
}

void Write_byte(unsigned char dat)		//往DS18B20中写入1字节的数据
{
  unsigned int i;
  unsigned char j;
  bit x;
  for(j=1;j<=8;j++)
  {
    x=dat&0x01;		//依次将dat的每一位赋值给x
    dat=dat>>1;
    if(x)		//写入“1”
    {
      DS=0;		//拉低电平大于1us，在15us内拉高电平
      i++;
      i++;
      DS=1;		//“写”时序起始后的15~60us内，DS18B20处于采样状态，在此期间，若总线为高电平，则表示“1”
      i=8;
      while(i>0)
      {
        i--;		//等待最少60us
      }
    }
    else		//写入“0”；拉低电平60~120us，然后释放总线
    {
      DS=0;
      i=8;
      while(i>0)		//最少60us
      {
        i--;
      }
      DS=1;
    }
  }
}

void Change(void)		//温度转换，即测量温度
{
  DS18B20_init();
  Delay(1);
  Write_byte(0xcc);		//“跳过ROM”操作
  Write_byte(0x44);  //“温度转换”操作
}

unsigned int GET()		//获取温度数据
{
  float x;
  unsigned char a,b;
  DS18B20_init();
  Delay(1);
  Write_byte(0xcc);
  Write_byte(0xbe);		//读取DS18B20内的RAM的内容
  a=Read_byte();		//读取温度值的低8位
  b=Read_byte();		//读取温度值的高8位
  temp=b;
  temp<<=8;
  temp=temp|a;
  x=temp*0.0625;		//DS18B20默认设置为12位分辨率，即表示分辨率为0.0625摄氏度
  temp=x*10+0.5;
  return temp;
}

void OUTPUT(unsigned int temp)		//数码管显示
{
  unsigned char x0,x1,y,x2;
  x0=temp/100;
  y=temp%100;
  x1=y/10;
  x2=y%10;
  DU=0;
  P0=table0[x0];		//显示温度值的十位
  DU=1;
  DU=0;
  WE=0;
  P0=0xfe;
  WE=1;
  WE=0;
  Delay(1);
  DU=0;
  P0=table1[x1];		//显示温度值的个位
  DU=1;
  DU=0;
  WE=0;
  P0=0xfd;
  WE=1;
  WE=0;
  Delay(1);
  P0=table0[x2];		//显示温度值的十分位
  DU=1;
  DU=0;
  P0=0xfb;
  WE=1;
  WE=0;
  Delay(1);
}

void main()
{
  while(1)
  {
    Change();
    OUTPUT(GET());
  }
}

---

参考资料：

【常用传感器】DS18B20温度传感器原理详解及例程代码

DS18B20温度传感器

Ds18b20的使用

51单片机DS18B20温度传感器详解