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《嵌入式硬件（四）：温度传感器DS1820》

news 2025/9/9 7:41:48

一、DS1820的引脚

DS1820单总线数字温度计：异步串行半双工

特性：

1）独特的单线接口，只需 1 个接口引脚即可通信

2）多点（multidrop）能力使分布式温度检测应用得以简化

3）不需要外部元件

4）可用数据线供电

5）不需备份电源

6）测量范围从 - 55℃至 + 125℃，增量值为 0.5℃。等效的华氏温度范围是 - 67°F 至 257°F，增量值为 0.9°F

7）以 9 位数字值方式读出温度

8）在 1 秒（典型值）内把温度变换为数字

9）用户可定义的，非易失性的温度告警设置

10）告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况）

应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统

51单片机和DS1820是线与关系，数据接受方需要释放总线->电平的高低由对方决定

上拉电阻通常在4.7k~10k，双方在释放总线时，保证线是高电平

二、ROM操作命令

Read ROM (读 ROM) [33h]：允许总线主机读 DS1820 的 8 位产品系列编码、唯一的 48 位序列号，以及 8 位的 CRC。仅能在总线上仅有一个 DS1820 时使用；若存在多个从属器件，所有从片同时发送会发生数据冲突（漏极开路产生 “线与” 结果）。
Match ROM (“符合” ROM) [55h]：命令后紧跟 64 位 ROM 数据序列，允许总线主机对多点总线上特定的 DS1820 寻址。只有与 64 位 ROM 序列严格相符的 DS1820，才会对后继存贮器操作命令响应；不符的从片会等待复位脉冲。总线上有单个或多个器件时都可使用。
Skip ROM (“跳过” ROM) [0Ch]：在单点总线系统中，允许总线主机不提供 64 位 ROM 编码就访问存储器操作，以此节省时间。若总线上有多个从属器件，且在该命令后发读命令，多个从片同时发数据会引发总线数据冲突（漏极开路下拉产生 “线与” 效果）。
Search ROM (搜索 ROM) [F0h]：系统刚工作时，总线主机可能不清楚单线总线上的器件个数或 64 位 ROM 编码。此命令允许主机用 “消去”(elimination) 处理，识别总线上所有从片的 64 位 ROM 编码。
Alarm Search (告警搜索) [ECh]：流程与 “搜索 ROM” 命令相同，但仅当 DS1820 最近一次温度测量出现告警（温度高于 TH 或低于 TL）时，才会对此命令响应。DS1820 上电后，告警条件会保持，直到温度测量显示非告警值，或修改 TH/TL 设置使测量值回到允许范围；EEPROM 内的触发器值用于告警。

三、DS1820的寄存器

读暂存存储器（Read Scratchpad）[BEh]：读取暂存存储器内容，从字节 0 开始，直到字节 8（CRC）；若并非所有位置都可读，主机可随时发复位中止读操作。
复制暂存存储器（Copy Scratchpad）[48h]：将暂存存储器内容复制到 DS1820 的 E² 存储器，把温度触发器字节存入非易失性存储器；若总线主机发此命令后读时间片，DS1820 在复制时总线输出 “0”，完成后输出 “1”；若为寄生电源供电，主机发命令后需立即强制上拉至少 10ms。
温度变换（Convert T）[44h]：启动温度变换，无需额外数据；若总线主机发此命令后读时间片，DS1820 变换时总线输出 “0”，完成后输出 “1”；若为寄生电源供电，主机发命令后需立即强制上拉至少 2 秒。
重新调出 E2（Recall E2）[B8h]：把 E² 中温度触发器的值调回暂存存储器（器件上电时也会自动执行该操作，所以上电后暂存存储器就有有效数据）；发此命令后，第一个读数据时间片，器件输出 “0” 表示 “忙”，“1” 表示 “准备就绪”。
读电源（Read Power Supply）[B4h]：发此命令后，第一个读出数据的时间片，器件会给出电源方式信号：“0” 表示寄生电源供电，“1” 表示外部电源供电。

四、DS1820的时序图

1.初始化（检测芯片是否能用）

方法：先给51单片机低电平，如果可以检测到一个低电平，一个高电平，芯片就是好的

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>#define DS18B20_SET		(P3 |= (1 << 7))   //拉高
#define DS18B20_CLEAR 	(P3 &= ~(1 << 7))  //拉低
#define DS18B20_TST	 	((P3 & (1 << 7)) != 0)	//判断 高电平void Delay10us(unsigned int n)	//@12.000MHz
{unsigned char data i;_nop_();_nop_();_nop_();i = 2 * n;while (--i){_nop_();}
}int reset_ds18b20(void)
{int t = 0;DS18B20_CLEAR;Delay10us(50);DS18B20_SET;Delay10us(2);while(DS18B20_TST && t < 25){Delay10us(1);++t;}if(t >= 25){return 0;}t = 0;while(!DS18B20_TST && t < 20){Delay10us(1);++t;}if(t >= 20){return 0;}return 1;
}int main(void)
{int t = reset_ds18b20();if(1 == t){P2 = 0;}else{P2 = 0xFF;}while(1){}return 0;
}

温度读取

main.c

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "uart.h"
#include "delay.h"
#include "ds18b20.h"int main(void)
{	xdata char s[24];init_uart();while(1){float f;f = get_temperatuer();sprintf(s, "%f", f);send_buffer(s, strlen(s));}return 0;
}

delay.c

#include "delay.h"
#include <intrins.h>
void delay(unsigned int n)//0~65526
{while(n--);
}void Delay10us(unsigned int n)	//@12.000MHz
{unsigned char data i;_nop_();_nop_();_nop_();i = 2 * n;while (--i){_nop_();}
}void delay_1ms(unsigned int n)
{while(n--){Delay10us(100);}
}

ds18b20.c

 #include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "delay.h"
#include "ds18b20.h"static int reset_ds18b20(void)
{int t;DS18B20_CLEAR;Delay10us(70);DS18B20_SET;Delay10us(4);t = 0;while(DS18B20_TST && t < 30){Delay10us(1);++t;}if(t >= 30){return 0;}t = 0;while(!DS18B20_TST && t < 30){Delay10us(1);++t;}if(t >= 30){return 0;}return 1;
}void ds18b20_write(unsigned char n)	//0x01010 110 & 0000 0001
{int i;for(i = 0;i < 8;++i){if(n & 0x01) // 1{DS18B20_CLEAR;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();DS18B20_SET;Delay10us(5);				}else{DS18B20_CLEAR;Delay10us(6);DS18B20_SET;}n >>= 1;	}
}unsigned char ds18b20_read(void)
{unsigned char ret = 0;int i;for(i = 0;i < 8;++i){DS18B20_CLEAR;_nop_();_nop_();DS18B20_SET;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();if(DS18B20_TST){ret |= 1 << i;	}Delay10us(5);							}return ret;
}float get_temperatuer(void)
{unsigned char tl, th;short t;reset_ds18b20();ds18b20_write(0xCC);ds18b20_write(0x44);delay_1ms(750);reset_ds18b20();ds18b20_write(0xCC);ds18b20_write(0xBE);tl = ds18b20_read();th = ds18b20_read();t = tl;t |= th << 8;return t * 0.0625;
}

uart.c

#include "uart.h"
#include <reg52.h>xdata char rcv_buffer[64] = {0};
int pos = 0;void init_uart(void)
{unsigned char t;t = SCON;t &= ~(3 << 6);t |= (1 << 6) | (1 << 4);SCON = t;PCON |= (1 << 7);IE |= (1 << 7) | (1 << 4);t = TMOD;t &= ~(3 << 4);t |= (2 << 4);t &= ~(3 << 6);TMOD = t;TH1 = 204; //12MHzTL1 = 204;TCON |= (1 << 6);
}void uart_handler(void) interrupt 4
{if((SCON & (1 << 0)) != 0){rcv_buffer[pos++] = SBUF;SCON &= ~(1 << 0);}
}void send_char(char ch)
{SBUF = ch;while((SCON & (1 << 1)) == 0);SCON &= ~(1 << 1);
}void send_buffer(const char *p, int len)
{while(len--){send_char(*p++);}	
}