硬件基础4

ds18b20数字温度传感器

1.参数指标

（1）量程（温度测量范围）： -55℃----125℃

（2）精度（测量的温度值与实际温度值之间所允许的最大误差）： ±0.5℃

（3）分辨率（传感器对温度变化的敏感程度）：

9位：0.5℃

10位：0.25℃

11位：0.125℃

12位（默认）：0.0625℃

（4）工作电压：3v---5.5v

2.ds18b20通信（半双工，串行，异步）：

GPIO One-wire：GPIO单总线通信，通过一根GPIO信号线来进行通信

3.ds18b20芯片内部结构

（1）可以通过内部电源给芯片供电

（2）64位ROM和单总线接口；

（3）存储器控制逻辑模块：协调芯片内部各模块工作

（4）暂存器（SCRATCHPAD）：存放温度，配置参数

（5）温度传感器：采集温度

（6）高温触发阈值与低温触发阈值（可配置）

（7）8位CRC校验生成器：生成CRC校验

4.上拉电阻

上拉电阻是数字电路中非常基础但极其重要的元件，用于确保信号线在"空闲"时有确定的电平状态

在双方都释放总线时保持高电平

51和ds18b20都释放总线时，总线能够呈现高电平，释放总线 （需要作为数据的接收方）

任何一方拉低总线，整个总线都变低

5.dsl8b20读数

16位、符号扩展的二进制补码，通过单总线DQ串行发出

6.读取数据流程

（1）复位

（2）发送0xCC，跳过ROM

（3）发送0x44，开启温度转换

（4）延时750ms

（5）复位

（6）发送0xCC，跳过ROM

（7）发送0xBE，读取温度

（8）读取两个字节的温度数据

float get_temp(void) { unsigned char temp_low=0; unsigned char temp_high=0; short temp=0; ds18b20_reset(); write_ds18b20(0xCC); write_ds18b20(0x44); Delay1ms(1000); ds18b20_reset(); write_ds18b20(0xCC); write_ds18b20(0xBE); temp_low=read_ds18b20(); temp_high=read_ds18b20(); temp=temp_high << 8; temp |= temp_low; return temp * 0.0625; }

DS18B20 返回的温度数据是16位的，但单片机一次只能读取8位（1个字节），所以必须分两次读取。

要遵循LSB读取顺序

// DS18B20 先发送低字节（LSB），再发送高字节（MSB） temp_low = read_ds18b20(); // 先读低字节 temp_high = read_ds18b20(); // 后读高字节 // 如果顺序错了： // temp_high = read_ds18b20(); // ❌ 先读高字节 → 数据错乱 // temp_low = read_ds18b20();

7.时序逻辑

（1）复位时序

1.主机将总线拉低480---960us，发送复位脉冲，告诉从机准备复位

2.主机释放总线，交出控制权，总线呈现高水平

3.ds18b20检测到总线为高水平后，等待15---60us

4.ds18b20将总线拉低60---240us，回复响应脉冲，向主机应答

5.ds18b20释放总线，总线呈现高水平，告诉主机执行完毕

#include<reg51.h> #include"ds18b20.h" #include"delay.h" #include"uart.h" #define DQ_PIN_LOW (P3 &=~(1<<7)) #define DQ_PIN_HIGH (P3 |=(1<<7)) #define DQ_PIN_CHECK ((P3 & (1<<7))!=0) // 检测DQ引脚是否为高电平 int ds18b20_reset(void) { int time=0; // 主机向ds18b20发送复位脉冲 DQ_PIN_LOW; Delay10us(70); DQ_PIN_HIGH; Delay10us(5); // 等待低电平到来，ds18b20拉低总线 while(DQ_PIN_CHECK && time<30) { Delay10us(1); time++; } if (time >= 30) { uart_sendstr("wait ds18b20_low timeout!\r\n"); return -1; } // 等待高电平到来，ds18b20释放总线 time = 0; while (!DQ_PIN_CHECK && time < 30) { Delay10us(1); time++; } if (time >= 30) { uart_sendstr("wait ds18b20_high timeout!\r\n"); return -2; } return 1; }

（2）写0时间片与写1时间片

写0时序

1.主机首先将总线拉低小于15us，告诉从机开始写数据，然后持续拉低60us，驱动 '0' 的低电平到总线上

2.ds18b20在30us---60us内进行采样，此时总线如果是低水平，则ds18b20读0

3.主机释放总线，呈现高水平

写1时序

1.主机将总线拉低小于15us，告诉从机开始写数据，然后释放总线，呈现高水平，驱动“1”电平到总线上，从机此时释放总线

2.ds18b20在拉高后45us内进行采样，此时总线如果是高水平，则ds18b20读1

void write_ds18b20(unsigned char dat) { int i=0; for(i=0;i<8;i++) { if(dat & 1) { DQ_PIN_LOW; _nop_(); _nop_(); DQ_PIN_HIGH; Delay10us(5); } else { DQ_PIN_LOW; Delay10us(6); DQ_PIN_HIGH; } dat >>= 1; } }

（3）读0时间片与读1时间片

读0时序

1.主机拉低总线，持续1us，释放总线

2.ds18b20在主机释放总线后，主动拉低总线（表示传输'0'）

3.主机在15us内进行采样，此时总线为低电平，主机读到0

读1时序

1.主机拉低总线，持续1us，释放总线

2..ds18b20释放总线，总线由上拉电阻拉为高电平

3.主机在15us内采样，此时总线为高电平，主机读到1

unsigned char read_ds18b20(void) { unsigned char dat = 0; int i = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { DQ_PIN_LOW; _nop_(); _nop_(); //主机发起读时序，告诉 DS18B20 "我要读数据了" DQ_PIN_HIGH; _nop_(); _nop_(); _nop_(); //释放总线，让 DS18B20 驱动数据线 DS18B20 会在主机释放总线后： - 在 1-3μs 内驱动数据线 - 发送 '0'：拉低总线（低电平） - 发送 '1'：释放总线（高电平） if (DQ_PIN_CHECK) // 读到ds18b20发送的'1' { dat |= (1 << i); } Delay10us(6); } return dat; }