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DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字式傳感器,，能夠?qū)囟任锢砹哭D化為數(shù)字信號，而且每個器件具有唯一的序號,，因此能夠?qū)崿F(xiàn)多點測量。它的測量范圍為-55°C~+125°C,，其中在-10°C~+85°C的范圍內(nèi)的測量精度可以達到±0.5°C,。
它只有三個引腳,GND、DQ,、VDD,，可以直接由數(shù)據(jù)線本身寄生供電，也可以采用外部供電,，使用起來很方便,，當然這種方便也是要付出一定代價的，DS18B20的時序要求相當嚴格,，系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行,，操作的協(xié)議為：初始化DS18B20；發(fā)ROM功能命令,；發(fā)存儲器操作命令,；處理數(shù)據(jù)。如果程序中有較多的中斷,，抑或是硬件連接時連線過長,，都會造成時序波形的畸變，從而造成測量結果混亂,，因此這種情況也使得該芯片的使用受到了一定的限制,。
這個圖是Proteus仿真時示波器觀察到的DQ引腳的初始化時序情況：
主機在初始時刻發(fā)送一復位脈沖（最短為480us的低電平信號），接著釋放總線并進入接收狀態(tài),，DS18B20在檢測到總線的上升沿之后,，等待15~60us，接著若初始化成功,，DS18B20會發(fā)出存在脈沖（低電平,，持續(xù)60~240us）。
下邊是之前做過的一個溫度測量程序的硬件原理圖,，采集到的溫度以16進制分別以高8位和低8位的形式通過RS232串口發(fā)送到上位機,，后續(xù)的處理就交由上位機編程控制了,。
這里值得注意的是DS18B20的DQ口需要接一個上拉電阻，這是因為一般的IO引腳驅(qū)動能力是20mA以內(nèi),，而上拉電阻的意義就是為了增加驅(qū)動能力,。不過要想使DS18B20進行精確的溫度轉換，I/O線必須保證在溫度轉換期間提供足夠的能量,，由于每個DS18B20在溫度轉換期間工作電流達到1mA,，當幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進行多點測溫時，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量,，會造成無法轉換溫度或溫度誤差極大,。
下邊是Keil C51的程序代碼：
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149 | #include <regx51.h>
#include "intrins.h" //_nop_();延時函數(shù)用
#define XTAL 11059200 // CUP 晶振頻率
#define baudrate 9600 // 通信波特率
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DQ=P3^3; // 定義DS18B20端口DQ
sbit BEEP=P3^7;
unsigned char presence;
unsigned char data temp_data[2] = {0x00,0x00};
void beep();
bit flash=0; // 顯示開關標記
void Delay(unsigned int num) { // 延時函數(shù)
while(--num);
}
uchar Init_DS18B20(void) { // 初始化ds1820
DQ=1; // DQ復位
Delay(8); // 稍做延時
DQ=0; // 單片機將DQ拉低
Delay(90); // 精確延時 大于 480us
DQ=1; // 拉高總線
Delay(8);
presence=DQ; // 如果=0則初始化成功 =1則初始化失敗
Delay(100);
DQ=1;
return(presence); // 返回信號，0=presence,1= no presence
}
uchar ReadOneChar(void) { // 讀一個字節(jié)
uchar i;
uchar value=0;
for(i=8;i>0;i--) {
DQ=1;_nop_();_nop_();
value>>=1;
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us
DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us
if(DQ) value|=0x80;
Delay(6); //66 us
}
DQ=1;
return(value);
}
void WriteOneChar(unsigned char dat) { // 寫一個字節(jié)
unsigned char i=0;
for(i=8;i>0;i--) {
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
Delay(5);
DQ=1;
dat>>=1;
}
}
void Read_Temperature(void) { // 讀取溫度
Init_DS18B20();
if(presence==1) {
beep();
flash=1;
} // DS18B20不正常,，蜂鳴器報警
else {
flash=0;
WriteOneChar(0xCC); // 跳過讀序號列號的操作
WriteOneChar(0x44); // 啟動溫度轉換
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); // 跳過讀序號列號的操作
WriteOneChar(0xBE); // 讀取溫度寄存器
temp_data[0]=ReadOneChar(); // 溫度低8位
temp_data[1]=ReadOneChar(); // 溫度高8位
}
}
void beep(void) {
unsigned char i;
for(i=0;i<100;i++) {
Delay(60);
BEEP=!BEEP; // BEEP取反
}
BEEP=1; // 關閉蜂鳴器
}
void init(void) {
EA=1; // "中斷總允許"
TMOD=0x20; // 定時器1工作于8位自動重載模式, 用于產(chǎn)生波特率
TH1=(unsigned char)(256-(XTAL/(32L*12L*baudrate)));
TL1=(unsigned char)(256-(XTAL/(32L*12L*baudrate))); // 定時器0賦初值
SCON=0x50; // 設定串行口工作方式
PCON&=0x00; // 波特率不倍增
TR1=1; // 啟動定時器1
IE=0x00; // 禁止任何中斷
}
// 傳送十六位的溫度數(shù)據(jù),，低位在前
void send_char(void) {
unsigned i=0;
while(i < 2) {
SBUF=temp_data[i];
while(!TI);// 等特數(shù)據(jù)傳送
TI=0;// 清除數(shù)據(jù)傳送標志
i++;
}
}
void main(void) {
uchar receive;
init();
while(1) {
Read_Temperature(); // 讀取溫度
if(flash==0) {
// 顯示溫度
} else {
// DS18B20不正常
}
Delay(4000); //延時防止總線忙
if(RI) { // 是否有數(shù)據(jù)到來
RI=0;
receive=SBUF;
if(receive=='s') { // 是否開始采集溫度
send_char(); // 傳送采集的溫度
}
}
}
} |
如果接下來用串口調(diào)試助手調(diào)試，就會發(fā)現(xiàn)一旦上位機發(fā)送握手信號”s”,，就會接收到硬件電路發(fā)送回來的16進制信號,，比如溫度為+85°C，就會收到50H 05H,，下邊的事情就是程序員通過軟件語言對接收到的數(shù)據(jù)的處理并顯示了,。
下圖是我當時做系統(tǒng)時候用VB6寫的上位機界面：
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