1、DS18B20简介

DS18B20本身就是一个温度传感器，只需要将DS18B20的数据引脚和单片机的一个I/O口接上，单片机通过1-Wire协议与DS18B20进行通信，读出温度。

CT107D开发板相关模块电路图如下：

2、DS18B20的温度转换规则

DS18B20可以直接读出数字的温度数值。温度传感器的精度为用户可编程的9、10、11或12位，分别以0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃增量递增。在上电状态下默认精度为12位。也就是温度每变化0.0625度，二进制数字变化1。转换的精度由配置寄存器决定，如下：（R1R0出厂默认11）

DS18B20启动后保持低功耗等待状态，当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出[44h]命令，启动温度转换，即Write18b20(0x44)。转换完以后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到 高速暂存器 的温度寄存器中(先低后高)，DS18b20继续保持等待状态。

DS18B20的温度数据格式如下，转化后得到12位数据，存储在DS18B20的两个8位的RAM中。MSB里面存储的是高字节，LSB里面存储的是低字节。 高字节的前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以0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为‘1’，测到的数值需要先减1再取反再乘以0.0625即可得到实际温度。

温度/数据关系转换表如下：

3、ROM & RAM操作指令

（1）ROM指令表

指令	约定代码	功能
Read ROM	33H	读DS18B20温度传感器ROM的编码，即64位地址
Match ROM	55H	后跟64位ROM序列，让总线控制器在多点总线上匹配某一特定的DS18B20。匹配后的从机才能响应后续命令，其余不匹配的从机等待复位脉冲。总线上有单个或多个器件时都可使用该命令。
Skip ROM	CCH	当只有一个从机时，忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发出温度转换命令。
Search ROM	F0H	用于确定挂在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件做准备。
Alarm ROM	ECH	执行后，温度超过上限或下限的片子做出响应。

当我们只挂了一个DS18B20时，只需要写一条关于ROM的指令，即Write18b20(0xcc);。

（2）RAM指令表

指令	约定代码	功能
启动温度转换（Convert T）	44H	启动DS18B20进行温度转换，从转换到获取温度的时间取决于DS18B20的精度，12位转换最长750ms，结果存入9字节RAM。
读暂存器	BEH	读9字节RAM的内容
写暂存器	4EH	发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令，后面紧跟着传送两字节数据
复制暂存器	48H	将RAM中第3、4字节的内容复制到EEPROM中
重调E2PROM	B8H	将EEPROM内容恢复到RAM中的3、4字节
读供电方式	B4H	读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外接电源供电时DS18B20发送“1”。

4、通过单线总线端口访问DS18B20过程

（1）初始化

类似于I2C的寻址，1-Wire总线开始也需要检测这条总线上是否存在DS18B20这个器件。如果存在，总线会根据时序要求返回一个低电平；如果不存在，则不返回，即总线保持高电平。该过程称为检测存在脉冲。

获取存在脉冲有两个作用：①检测是否存在DS18B20 ②通过这个过程通知DS18B20做准备，单片机要对它进行操作。

检测存在脉冲的时序图如下：

整个过程描述如下：①单片机拉低这个引脚，持续480~960us (以持续500us为例) ②单片机释放总线，即拉高电平。 ③15 ~60us后，如果DS18B20这个器件存在，就会主动拉低这个引脚，返回一个低脉冲（为了确保读到这个脉冲，选择延时60us,但不能超过75us）④持续60 ~240us后，DS18B20释放总线，I0端口被上拉电阻拉高。

对应的程序如下：

//软件延时函数，延时时间为（t*10）us
void DelayX10us(u8 t)
{
	do{
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		} while(--t);
}

bit Init_18b20()
{
	bit initflag;
	EA = 0;
	DQ = 0;         //读写之前都要将该引脚拉低
	DelayX10us(50); //延时500us
	DQ = 1;
	DelayX10us(6);  //延时60us
	initflag = DQ;  //读取存在脉冲，0存在，1不存在
	while(!DQ);     //等待存在脉冲结束，即DQ = 1
	EA = 1;         //打开使能总中断
	
	return initflag;	
}

注：需要说明的是，DS18B20对时序的要求非常严格，所以在开始对某一位操作前要先关闭中断，防止中途受到干扰。但是位与位之间的间隔是可以无穷大的，完全可以在完成一位的操作之后，去干别的事情，结束之后再回来操作下一位。

（2）ROM操作指令

先只学习一条总线上只接一个器件的情况，此时只需要直接跳过ROM，不进行ROM检测。用到的语句如下：

Write18b20(0xcc);//跳过ROM操作

（3）RAM操作指令

常用到的两条如下：

Write18b20(0x44);//启动一次温度转换

Write18b20(0xbe);//发送读指令

（4）DS18b20的位写时序

DS18b20的位写入时序：

过程描述如下：在给DS18b20写数据之前，单片机要先把引脚拉低，持续一段时间（程序中是两个_nop_）,而后DS18b20会在60秒之内读完这位数据。然后释放总线（拉高引脚）

代码如下：

//向DS18B20写入一个字节，dat为待写入字节
void Write18b20(u8 dat)
{
	u8 i;
	EA = 0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		_nop_();         //产生2us低电平脉冲
		_nop_();
		DQ = dat & 0x01; //先读取的是低位	
		DelayX10us(6);
		dat>>=1;         //次低位移到最低位，等待读取
		DQ = 1;
	}
	EA = 1;
}

（5）DS18b20的位读时序

DS18b20的位读时序图如下：

过程描述如下：在读取DS18B20数据之前，单片机首先要拉低这个引脚，并且至少保持1us。而后释放这个引脚（拉高电平），尽快读取。从拉低这个引脚到读取不能超过15us。再延时60us，确保读取完毕。

代码如下：

//从DS18B20读取一个字节，返回值为读到的字节
u8 Read18b20()
{
	u8 i,dat;
	EA = 0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		_nop_();
		_nop_();
		DQ = 1;
		_nop_();
		_nop_();
		dat >>= 1;
		if(DQ == 1)
		{
			dat |= 0x80;//先读的是低位，依次右移
		}
		DelayX10us(6);
	}
	EA = 1;
	return dat;
}

5、ds18b20.h + ds18b20.c

ds18b20.h

#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H

#include "system.h"

sbit DQ = P1^4;

void DelayX10us(u8 t);
bit Init_18b20();
void Write18b20(u8 dat);
u8 Read18b20();
bit Start18b20();
u8 TempGet();


#endif

ds18b20.c

#include "ds18b20.h"
#include "intrins.h"

//软件延时函数，延时时间为（t*10）us
void DelayX10us(u8 t)
{
	do{
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
	}while(--t);
}
 

bit Init_18b20()
{
	bit initflag;
	EA = 1;
	DQ = 0;         //读写之前都要将该引脚拉低
	DelayX10us(50); //延时500us
	DQ = 1;
	DelayX10us(6);  //延时60us
	initflag = DQ;  //读取存在脉冲，0存在，1不存在
	while(!DQ);     //等待存在脉冲结束，即DQ = 1
	EA = 1;         //打开使能总中断
	
	return initflag;	
}

//向DS18B20写入一个字节，dat为待写入字节
void Write18b20(u8 dat)
{
	u8 i;
	EA = 0;
	for(i=0;i<8;i++)      //低位在前，逐位移除
	{
		DQ = 0;
		_nop_();          //产生2us低电平脉冲
		_nop_();
		DQ = dat & 0x01;  //先读取低位	
		DelayX10us(6);
		dat>>=1;
		DQ = 1;
	}
	EA = 1;
}

//从DS18B20读取一个字节，返回值为读到的字节
u8 Read18b20()
{
	u8 i,dat;
	EA = 0;
	for(i=0;i<8;i++)  //低位在前，诸位读取
	{
		DQ = 0;
		_nop_();
		_nop_();
		DQ = 1;
		_nop_();
		_nop_();
		dat >>= 1;
		if(DQ == 1)
		{
			dat |= 0x80;//先读的是低位，依次右移
		}
		DelayX10us(6);
	}
	EA = 1;
	return dat;
}

bit Start18b20()
{
	bit ack;
	ack = Init_18b20();   //执行总线复位，获取18b20的应答
	if(ack == 0)          //如果18B20应答正确，启动一次转换
	{
		Write18b20(0xcc); //跳过RAM操作
		Write18b20(0x44); //启动一次温度转换
	}
	return ~ack;          //ack == 0表示操作成功，返回值对其取反
}

u8 TempGet()
{
	bit ack;
	u8 LSB,MSB,temp;
	ack = Init_18b20();   //执行总线复位，获取18b20的应答
	if(ack == 0)          //如果18B20应答正确，启动一次转换
	{
		Write18b20(0xcc); //跳过RAM操作
		Write18b20(0xbe); //发送读命令
		LSB = Read18b20();
		MSB = Read18b20();
		temp = (MSB<<4)|(LSB>>4);		
	}
	return temp;
	
}

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