DS18B20的工作原理及应用.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.------------------------------------------author------------------------------------------dateDS18B20的工作原理及应用2009届毕业设计任务书1.DS18B20的工作原理① DS18B20数字温度传感器概述DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便DS18B20产品的特点l 只要求一个端口即可实现通信l 在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号l 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温l 测量温度范围在－55.C到＋125.C之间l 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择l 内部有温度上、下限告警设置TO－92封装的DS18B20的引脚排列见右图，其引脚功能描述见表序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源时,可向电源提供电源3VDD可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地表3-2　DS18B20详细引脚功能描述② DS18B20的内部结构DS18B20的内部框图下图所示，DS18B20 的内部有64 位的ROM 单元，和9 字节的暂存器单元。

64位ROM存储器件独一无二的序列号暂存器包含两字节（0和1字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出暂存器还提供一字节的上线警报触发（TH）和下线警报触发（TL）寄存器（2和3字节），和一字节的配置寄存器（4字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度暂存器的5、6和7字节器件内部保留使用第八字节含有循环冗余码（CRC ）使用寄生电源时，DS18B20不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过DQ引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电，CPP在总线低电平时为器件供电字节5~8 就不用看了） 图为 暂存器A. 温度寄存器（0和1字节）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625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再乘于0.0625即可得到实际温度。

DS18B20 的温度操作是使用16 位，也就是说分辨率是0.0625BIT15~BIT11 是符号位，为了就是表示转换的值是正数还是负数█要求出正数的十进制值，必须将读取到的LSB 字节，MSB 字节进行整合处理，然后乘以0.0625 即可Eg：假设从，字节0 读取到0xD0 赋值于Temp1，而字节1 读取到0x07 赋值于Temp2，然后求出十进制值unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;Temp1=0xD0; //低八位Temp2=0x07; //高八位Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;//又或者Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=125█在这里我们遇见了一个问题，就是如何求出负数的值呢？很遗憾的，单片机不像人脑那样会心算，我们必须判断BIT11~15 是否是1，然后人为置一负数标志Eg. 假设从，字节0 读取到0x90 赋值于Temp1，而字节1 读取到0xFC 赋值于Temp2，然后求出该值是不是负数，和转换成十进制值。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;unsigned char Minus_Flag=0;Temp1=0x90; //低八位Temp2=0xFC; //高八位//Temperature = (Temp1 + Temp2 *256) * 0.0625; //Temperature=64656//很明显不是我们想要的答案if(Temp2&0xFC) //判断符号位是否为1{Minus_Flag=1; //负数标志置一Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) //高八位第八位进行整合Temperature= ((~Temperature)+1); //求反，补一Temperature*= 0.0625; //求出十进制} //Temperature=55;else{Minus_Flag=0;Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625;}█如果我要求出小数点的值的话，那么我应该这样做Eg：假设从，字节0 读取到0xA2 赋值于Temp1，而字节1 读取到0x00 赋值于Temp2，然后求出十进制值，要求连同小数点也求出。

unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;Temp1=0x90; //低八位Temp2=0xFC; //高八位//实际值为10.125//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * 0.0625; //10，无小数点Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 10) ; //101 ，一位小数点//Temperature = ((Temp2<<8 ) | Temp1 ) * (0.0625 * 100) ; //1012，二位小数点 █ 如以上的例题，我们可以先将0.0625 乘以10，然后再乘以整合后的Temperature 变量，就可以求出后面一个小数点的值（求出更多的小数点，方法都是以此类推）得出的结果是101，然后再利用简单的算法，求出每一位的值unsinged char Ten,One,Dot1Ten=Temperature/100; //1One=Temperature%100/10; //0Dot1=%10; //1求出负数的思路也一样，只不过多出人为置一负数标志，求反补一的动作而已。

自己发挥想象力吧 B .字节2~3：TH 和TL配置TH 与TL 就是所谓的温度最高界限，和温度最低界限的配置其实这些可以使用软件来试验，所以就无视了 C 字节4：配置寄存器BIT7 出厂的时候就已经设置为0，用户不建议去更改而R1 与R0 位组合了四个不同的转换精度，00 为9 位转换精度而转换时间是93.75ms，01 为10 位转换精度而转换时间是187.5ms，10 为11 位转换精度而转换时间是375ms，11 为12 位转换精度而转换时间是750ms（默认）该寄存器还是留默认的好，毕竟转换精度表示了转换的质量低五位一直都是"1"，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，用户不要去改动R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）表3-6R1与R0确定传感器分辨率设置表R1R0传感器精度/bit转换时间/ms00993.750110187.510113751112750D.字节5~7，8：保留位，CRC 无视，无视吧③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的地址序列码。

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（CRC=X8+X5+X4+1）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④DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器2 DS18B20的工作过程DS18B20 一般都是充当从机的角色，而单片机就是主机单片机通过一线总线访问DS18B20 的话，需要经过以下几个步骤：① DS18B20 复位(初始化)，DS18B20 复位在某种意义上就是一次访问DS18B20 的开始，或者可说成是开始信号②执行ROM 指令(ROM命令跟随着需要交换的数据)；ROM 指令，也就是访问，搜索，匹配，DS18B20 个别的64 位序列号的动作在单点情况下，可以直接跳过ROM 指令而跳过ROM 指令的字节是0xCC③执行DS18B20 功能指令（RAM 指令），功能命令跟随着需要交换的数据。

DS18B20 功能指令有很多种，我就不一一的介绍了，数据手册里有更详细的介绍这里仅列出比较常用的几个DS18B20 功能指令0x44：开始转换温度转换好的温度会储存到暂存器字节0 和10xEE：读暂存指令读暂存指令，会从暂存器0 到9，一个一个字节读取，如果要停止的话，必须写下DS18B20 复位访问DS18B20必须严格遵守这一命令序列，如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应主机（除了Search ROM 和Alarm Search这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）一般上我们都是使用单点，也就是说单线总线上仅有一个DS18B20 存在而已所以我们无需刻意读取ROM 里边的序列号来，然后匹配那个DS18B20？而是更直接的，跳过ROM 指令，然后直接执行DS18B20 功能指令a． 初始化， DS18B20复位：在初始化过程中，主机通过拉低单总线至少480µs，以产生复位脉冲(TX)然后主机释放总线并进入接收(RX)模式当总线被释放后，5kΩ的上拉电阻将单总线拉高DS18B20检测到这个上升沿后，延时15µs~60µs，通过拉低总线60µs~240µs产生应答脉冲。

初始化波形如图3-8所示DS18B20 的复位时序如下：1.单片机拉低总线480us~950us, 然后释放总线（拉高电平）2.这时DS18B20 会拉低信号，大约60~240us 表示应答3.DS18B20 拉低电平的60~240us 之间，单片机读取总线的电平，如果是低电平，那么表示复位成功4.DS18B20 拉低电平60~240us 之后，会释放总线C 语言代码：//DS1302 复位函数void DS1302_Reset(){DDRA|=BIT(DQ); //DQ 为输出状态PORTA&=~BIT(DQ); //输出低电平Delay_1us(500); //延迟500 微妙PORTA|=BIT(DQ); //示范总线Delay_1us(60。