DS18B20簡介
DS18B20是常用的數字溫度傳感器,具有體積小,硬件開銷低,抗干擾能力強,精度高的特點。 DS18B20數字溫度傳感器接線方便,封裝成后可應用于多種場合,如管道式,螺紋式,磁鐵吸附式,不銹鋼封裝式,型號多種多樣,有LTM8877,LTM8874等等。
主要根據應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫,高爐水循環測溫,鍋爐測溫,機房測溫,農業大棚測溫,潔凈室測溫,彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。
單個18B20實現溫度測試步驟
該文檔所用程序為FREESCALE JM60單片機,總線時鐘為8M,若要移植到其它MCU上,需要將時間重新調節,或者更改總線時鐘頻率的輸出;
電路圖
DS18B20工作協議:初始化,存儲器操作命令,處理數據;
在關于時序的編寫中,for循環中的NOP指令,和單獨調用的NOP指令所用時間完全不同;NOP占用1/總線時
鐘的時間;如JM60的總線時鐘為8M,則NOP指令一定占用0.125US,而將NOP放在FOR循環中,由于FOR的判斷指令,加法指令,以及轉子程序等等消耗的時間很長,遠遠大于一個NOP的指令,此時,若要獲得執行代碼的精確時間,最好用示波器觀察,再得出最直接的結果;
在單片機的使用中,不要用浮點數,全部用整數代替,在數據進行移位作乘法時,一定要注意數據有沒有越界,算出來的數很容易出現錯誤,并且在出現浮點數時,可以將數據放大到一定的精度,然后在顯示時,將小數點移到對應的位置即可;
在數據做乘法容易越界時,一般將其賦給一個字節多的整數,作為中間變量運算,在確保數據不會越界后,再將其賦給最后結果;
初始化時序
初始化時序步驟:
1. 主機將端口設為輸出,先發送一個高電平,然后再拉低,維持480-960US;(推薦500-600US)
2. 主機將端口設為輸入,上拉電阻此時將電平拉高,主機等待60US-200US;(推薦100-150US)
3. 主機讀取端口數據,低電平則初始化成功;高電平表示初始化失敗;
4.讀取數據完畢后,主機等待至少400US; (推薦450-500US)
注:
l 第四步很重要,讀取初始化狀態后,仍然延時400US才可以初始化完畢,否則傳感器不能正常使用;
l 在這里注意端口需要不停地改變方向;在主機發送時,設為輸出,主機接收時,設為輸出;
/*****************18B20的初始化程序***************************/
byte INIT_18B20() {
byte DQ_RETURN=2;
DQ_OUT=1; //引腳設置為輸出
DQ=1;
DELAY1(); //稍微延時,即可
DQ=0; //將電平拉低至少480uS,最大為960US
DELAY9(70);
DQ_OUT=0;
//設置為輸入,設為輸入15到60US
DELAY9(6); //等待18B20響應,如果為低電平表示初始化成功,維持60到240 //微秒
DQ_RETURN=DQ;
DELAY9(70); //讀完數據后,仍然延時,至少480US
return(DQ_RETURN); //返回值為1,表示失敗,返回值為0表示成功
}
端口寫數據時序
1. 主機將電平拉高,稍微延時(推薦值:2US),然后拉低電平,產生一個下降沿,表示寫數據開始;低電平維持至少1US;(此時推薦2US)
2. 此時,將要寫的1或0放在數據線上;(從寫數據第一步開始到現在,整個過程在15US之內完成;
3. 然后主機延時等待至少50US;(推薦60US)
4. 主機最后將電平拉高;
5. 每寫兩位數據之間的間隔要大于1US;
注:
l 在寫步驟中,整個過程端口方向均為輸出;
這里對時序要求高,最好用示波器調整出精確的時序;
/*****************向18B20寫數據********************************/
void WRITE_18B20(unsigned char ch){
byte i;
for(i=0;i《8;i++) {
DQ_OUT=1; //端口設為輸出,并給個拉低電平的下降沿
DQ=1;
DELAY1();
DQ=0; //拉低電平,并維持一微秒以上,表示要發送數據
DELAY1();
DELAY1();
//在15US內將要寫的電平寫在線上
if((ch&0x01)==1) //將數據按位取出,從LSB到MSB依次送出
DQ=1;
else
DQ=0;
ch=ch》》1;
DELAY9(8); //電平維持40US以上,18B20將在此時將數取出
DQ=1;
}
DQ=1; //最后將電平重新拉高
}
讀數據時序
1. 主機將電平拉高,稍微延時(推薦2US),然后將電平拉低,產生一個下降沿,表示讀數據;這個低電平至少維持1US,此處推薦2US;
2. 將端口方向設為輸入,必須在下降沿之后的15US內將端口數據讀??;此處推薦端口方向設為輸入后,延時5US,讀取端口數據;
3. 讀取數據完畢后,延時60US即可;
4. 每兩個數據位之間間隔大于1US;
注:
在這個時序內,要不斷改變端口方向;
如果上拉電阻阻值合理設置,可以小于4.7K歐姆,利于提高時序速度; l
讀數據和寫數據都是8位,從LSB開始發送;
/***************從18B20取出字符*******************************/
byte READ_18B20(){
byte ch=0;
byte i;
for(i=0;i《8;i++){
DQ_OUT=1; //端口輸出
DQ=1;
DELAY1(); //產生下降沿,至少維持一微秒
DQ=0;
DELAY1(); //將端口設為輸入,等待讀取
DQ_OUT=0; //在15US之內讀取數據
ch=ch》》1;
//延時大概5US
DELAY5();
if(DQ)
ch=ch|0x80;
else
ch=ch&0x7f;
DELAY9(8);
//每兩個讀數據之間間隔要大于60US }
return(ch); //返回讀到的數據
}
以上三段為底層基本函數;DELAY后面的數字DELAY1,DELAY5,DELAY9為延時的微秒時長; DQ設置為硬件連接的端口,DQ_OUT為端口方向的設置
然后就是調用函數了:
當數據線上還有一個18B20時,通常步驟如下:
初始化;
跳過ROM;
溫度開始轉換命令;
等待溫度轉換完成;//當使用18B20默認的12位轉換精度,用時750MS,經檢驗,一般耗時比理論稍長;
初始化;
跳過ROM;
讀暫存器命令;
將溫度數據低八位,高八位依次取出;
初始化;//注:最后仍然要進行初始化
結束;
對應的函數如下
/********************溫度開始轉換命令程序*******************************/
byte TEMP_DETECT_18B20(){
byte dummy=2;
dummy=INIT_18B20(); //初始化
if(dummy==0){
WRITE_18B20(0XCC); //跳過ROM,不讀地址,直接通訊
WRITE_18B20(0x44); //溫度開始轉換命令
}
return(dummy); //返回0表示成功初始化,開始轉換溫度
}
注:在開始轉換命令和讀取溫度之間,若18B20忙于轉換溫度,電平為低電位;
轉換完畢將電平拉高;若不想用DELAY等待溫度轉換,可讀取DQ值,為1則表示轉換完畢,可以開始讀取數據了;
/****************讀取溫度命令程序***************************************/
uint TEMP_READ_18B20(){
byte dummy=0;
byte TEMH=0,TEML=0;
uint TEM_RESULT;
dummy=INIT_18B20(); //初始化
if(dummy==0){
WRITE_18B20(0XCC); //跳過ROM
WRITE_18B20(0xBE); //讀暫存存儲器的值命令
TEML=READ_18B20();
TEMH=READ_18B20(); //讀溫度的高8位和低八位
dummy=INIT_18B20(); //最后初始化,表示讀取溫度結束
}
TEM_RESULT=(TEML》》3)+(TEMH《《5); //分辨率為0.5°
TEM_RESULT=TEM_RESULT*5;
if((TEMH&0X80)!=0)
//最高位為1,則為負溫度 ;;
// TEM_RESULT=~TEMP_RESULT+1; //溫度為負,取補碼
return(TEM_RESULT); //返回值為溫度的十倍,小數點后一位
}
主函數中調用:
SIGNAL=TEMP_DETECT_18B20();
if(SIGNAL==0){
if(DQ) //此時端口為1,則表示轉換完成
TEMP_RESULT=TEMP_READ_18B20(); //返回溫度的十倍值
若時序錯誤,很有可能讀出的數據位0XFF;若溫度傳感器燒壞,容易讀到85°; l
使用默認12位轉換精度,分辨率為0.0625°,此處不需要這么高的精度因此:
TEM_RESULT=(TEML》》3)+(TEMH《《5); //分辨率為0.5°
舍棄后面三位數據,并且只有11位是溫度值,高八位中的前五位是符號位;
讀取為1時溫度為負;讀取為0時,溫度為正;