完整word版DS18B20与LCD1602结合显示温度.docx

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完整word版DS18B20与LCD1602结合显示温度

DS18B20

一、DS18B20的外形及其与单片机的连接图

（a）（b）

图1

DS18B20是Dallas公司生产的1-Wire接口数字温度传感器,其外形如图1（a）所示，有三个引脚,分别为：

电源地1（GND）； 数字信号输入/输出端2（DQ）；外接供电电源输入端3（VDD,在寄生电源接线方式时接地）。

它是一种单总线数字温度传感器,所有的数据交换和控制都通过这根数据线来完成。

测试温度范围-55℃—125℃,温度数据位可配置为9、10、11、12位，对应的刻度值分别为0.5℃、0。

25℃、0.125℃、0。

0625℃，对应的最长转换时间分别为93.75ms、187。

5ms、375ms、750ms。

出厂默认配置为12位数据，刻度值为0.0625℃，最长转换时间为750ms。

从以上数据可以看出,DS18B20数据位越低、转换时间越短、反应越快、精度越低。

 单总线没有时钟线，只有一根通信线，其读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成，所以时序要求很严格。

图1（a）为DS18B20与单片机的连接电路图，它的数据线通常要求外接一个4.7K

—10K

的上拉电阻（该电阻画原理图时靠近单片机画故没有显示出来）,故其闲置时状态位高电平。

提示：

DS18B20外形酷似三极管，分辨引脚时，面对着扁平的那一面，左负右正,一旦接反就会立刻发热，甚至有可能烧毁.

二、DS18B20存储器结构

DS18B20的内部有64位的ROM单元，和9字节的暂存器单元。

1、64位（激）光刻只读存储器 

每只DS18B20都有一个唯一存储在ROM中的64位编码（跟人的身份证号类似，一人一个身份证号），这是出厂时被光刻好的。

最前面8位是单线系列编码:

28h。

接着的48位是一个唯一的序列号.最后8位是以上56位的CRC编码.64—位的光刻ROM又包括5个ROM的功能命令:

读ROM，匹配ROM，跳跃ROM,查找ROM和报警查找。

ROM的作用是使每个DS18B20各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20以实现多点监测.

2、9字节的暂存器单元

表1

DS18B20的暂存器单元如表1所示，各部分介绍如下。

1）、温度传感器

图2

暂存器的第0（LSB）字节，第1（MSB）字节为DS18B20的温度传感器,它们负责保存对温度的测量结果，用16位二进制提供，格式如图2所示。

DS18B20读取温度时共读取16位,前5个位（MSB的高5位）为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正。

温度为正时读取方法为：

将16进制数转换成10进制即可。

温度为负时读取方法为（实际就是取补码）：

将16进制取反后加1,再转换成10进制。

例:

0550H=+85度,FC90H=—55度,0191H为25.0625度。

LSB的低四位用于表示测量值中小数点后的数值.

2）、非挥发的温度报警触发器TH和TL

位于第2和第3字节，用于写入温度报警值，实际上就是设定温度的最高和最低界限。

3）、配置寄存器

配置寄存器位于存储器的第4字节，其组织如图3所示。

配置寄存器的0~4位和7位被器件保留,禁止写入；在读回数据时全部为逻辑1。

R1和R0用于设置DS18B20的精度，具体如表2所示。

图3

表2

4）、CRC发生器 

CRC字节作为DS18B2064位ROM的一部分存储在存储器中。

CRC码由ROM的前56位计算得到，被包含在ROM的重要字节当中。

CRC由存储在存储器中的数据计算得到，因此当存储器中的数据发生改变时,CRC的值也随之改变.  

CRC能够在总线控制器读取DS18B20时进行数据校验。

为校验数据是否被正确读取,总线控制器必须用接受到的数据计算出一个CRC值,和存储在DS18B20的64位ROM中的值（读ROM时）或DS18B20内部计算出的8位CRC值（读存储器时）进行比较.如果计算得到的CRC值和读取出来的CRC值相吻合,数据被无错传输。

CRC值的比较以及是否进行下一步操作完全由总线控制器决定.当在DS18B20中存储的或由其计算到CRC值和总线控制器计算的值不相符时,DS18B20内部并没有一个能阻止命令序列进行的电路.  

CRC的计算等式如下：

CRC = X8 + X5 + X4 + 1  

单总线CRC可以由一个由移位寄存器和XOR门构成的多项式发生器来产生.这个回路包括一个移位寄存器和几个XOR门,移位寄存器的各位都被初始化为0.从ROM中的最低有效位或暂存器中的位0开始，一次一位移入寄存器。

在传输了56位ROM中的数据或移入了暂存器的位7后，移位寄存器中就存储了CRC值.下一步，CRC的值必须被循环移入.此时，如果计算得到的CRC是正确的，移位寄存器将复0。

其他字节保留用,不需要看.

三、关于单总线系统  

单总线系统包括一个总线控制器和一个或多个从机.DS18B20总是充当从机。

当只有一只从机挂在总线上时，系统被称为“单点”系统；如果由多只从机挂在总线上，系统被称为“多点”。

  所有的数据和指令的传递都是从最低有效位开始通过单总线。

单总线需要一个约5KΩ的外部上拉电阻；单总线的空闲状态是高电平.无论任何理由需要暂停某一执行过程时，如果还想恢复执行的话，总线必须停留在空闲状态。

在恢复期间，如果单总线处于非活动（高电平）状态,位与位间的恢复时间可以无限长。

如果总线停留在低电平超过480us，总线上的所有器件都将被复位。

四、操作流程

1.DS18B20复位.

2。

执行ROM指令.就是访问，搜索，匹配每个DS18B20独有的64位序列号。

实验板上只连有一个DS18B20,故不需识别，也就是不需读出此序列号，写代码时直接写命令0xcc跳过.

3.执行DS18B20功能指令（RAM指令,就是读写暂存器指令）。

DS18B20的功能指令很多,比较常用的有两个：

0x44：

开始转换温度。

转换好的温度会储存到暂存器字节0和1。

0xBE：

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。

ROM指令和RAM指令的具体情况见表3.

表3

五、读写DS18B20的时序

1、DS18B20的复位时序：

1）。

单片机拉低总线480us～960us，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。

/＊****＊**＊*＊＊＊**＊*＊＊＊＊＊＊＊***＊**＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊***＊************＊＊*＊*＊*＊＊＊＊**＊**＊****＊*

复位：

主机t0时刻发送一复位脉冲（最短为480us的低电平信号），接着在t1时刻释放总线（

拉高总线电平）进入接收状态.DS18B20在检测到总线的上升沿之后等待15~60us。

接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲（持续60～240us的低电平）

*＊****＊*****＊*＊*＊*＊*******＊*＊*＊＊****＊******＊*＊＊＊**＊＊＊＊*＊＊*＊****＊＊****＊***＊＊*＊＊＊＊**/

voidDS18B20_Reset（）

{

DQ=1;

_nop_（）；

DQ=0;//拉低总线

delay2us（280）；//持续280*2+5=565s

DQ=1;//释放总线

while（DQ）;//等待应答（电平拉低）

while（！

DQ）;//应答电平大约持续60~240us后重新拉高总线

}

2、读时序：

1）。

在读取的时候单片机拉低电平大约1us；2）。

单片机释放总线,然后读取总线电平。

3）.这时候DS18B20会拉低电平（0）或拉高电平

（1）。

4）.读取电平过后，延迟大约40～45us.

/**＊**＊*＊*＊＊**＊＊***＊*＊＊*＊＊＊**＊***＊＊*＊*＊***＊＊*＊＊＊＊＊＊＊**＊＊*＊****＊＊*＊

读字节:

主机总线t0时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l.7us。

之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙,读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。

t2距t0为15us,也就是说t2时刻前主机必须完成读位,并在t0后的60us—120us

内释放总线。

注意读的时候从最低位向最高位读。

＊＊＊**＊**＊＊***＊＊＊＊*＊＊＊**＊*＊**＊＊＊**＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊****＊**＊*＊**＊＊＊*＊＊/

ucharDS18B20_Read_Byte（）

{

uchari,temp=0;

for（i=0;i〈8;i++）

{

temp=temp〉〉1;

DQ=0;//主机将总线拉至低电平,只需保持1.7us

_nop_（）；//保持一个时钟周期，也即1us

DQ=1；

delay2us

（1）；//延时7us，一般读数在后半段读

if（DQ）

temp=temp|0x80;

delay2us

（2）;//这里延时45us+前面7us+1us=53us，接近60us

｝

returntemp；

}

3、写时序：

1）。

单片机拉低电平大约10~15us;2）。

单片机持续拉低电平（0）或拉高电平

（1）大约20～45us的时间；3）.释放总线。

/＊**＊＊**＊＊＊＊**＊****＊＊**＊*＊*＊**＊*＊**＊**＊＊****＊****＊*＊*＊**＊＊**＊*＊**＊＊＊

写字节：

当主机总线t0时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙。

从to时刻开始

15us之内应将所需写的位送到总线上，在随后15—60us间DS18B20对总线采样若

低电平写入的位是0；若高电平写入的位是1，连续写2位间的间隙应大于1us。

注意：

无论读写都是从最低位开始。

***＊*＊＊＊＊＊*＊*＊*＊**＊＊＊*＊*＊******＊＊＊**＊＊*＊＊****＊＊*＊＊＊****＊*＊＊＊＊＊*＊***＊/

voidDS18B20_Write_Byte（uchardat）

｛

uchari；

for（i=0;i<8；i++）

{

DQ=0；//直接拉到低电平即可产生写时间隙。

DQ=dat&0x01;//从最低位依次传输

delay2us（25）；//在15us之内将需写的位送到总线上。

然后等待总线采样

//此处至少延时60us

DQ=1;//释放总线

_nop_（）;

dat=dat>〉1;

}

｝

4、读取温度流程

/**＊＊**＊＊**＊*＊*＊＊*＊********＊*****＊*＊＊*＊＊*＊＊*＊**＊*＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊＊*****＊

读温度:

流程:

复位——写命令（跳过读序列号,单个DS18B20时用）-—启动温度转换

—-等待转换完成（完成总线会跳回高电平）--复位—-写命令（跳过ROM编码命令）—-

读取暂存寄存器字节命令——-读低字节—-—读高字节—-复位——合并高低字节—-判断

正负

*＊*＊*＊*＊＊＊**＊*＊＊****＊***＊＊＊*＊＊*＊*＊*****＊＊**＊＊＊***＊＊**＊*＊*＊＊******＊**/

DS18B20_Read_Temperature（）

｛

uchartemp_low,temp_high;

DS18B20_Reset（）；

DS18B20_Write_Byte（0xcc）;

DS18B20_Write_Byte（0x44）;

while（！

DQ）;//等待转换完成

DS18B20_Reset（）;

DS18B20_Write_Byte（0xcc）;

DS18B20_Write_Byte（0xbe）;

temp_low=DS18B20_Read_Byte（）；

temp_high=DS18B20_Read_Byte（）;

DS18B20_Reset（）；

tvalue=temp_high；

tvalue=（tvalue〈<8）|temp_low;

if（tvalue<0x0fff）

tflag=0；

else

{

tvalue=～tvalue+1；//因为最高位的前五位是1,所以寄存器存的是温度的补码（补码要取反加一得到二进制数）

tflag=1；

｝

tvalue=tvalue＊（0。

625）；//温度值扩大10倍,精确到1位小数

return（tvalue）；

｝

例子：

DS18B20+1602

＃include〈reg52。

h〉

#include〈INTRINS.H〉

#include

＃defineucharunsignedchar

＃defineuintunsignedint

sbitDQ=P2^3；//ds18b20与单片机连接口

sbitRS=P2^6;

sbitRW=P2^7;

sbitE=P2^5;

unsignedcharcodestr1[］=｛"temperature：

”｝；

unsignedcharcodestr2[］={”"｝；

uchardatadisdata［5］;

uinttvalue；//温度值

uchartflag；//温度正负标志

/＊＊*＊*＊＊＊＊**＊*＊****＊＊＊＊***lcd1602程序＊＊*＊＊**＊***＊*＊*＊*＊＊＊**＊＊*＊/

//声明调用函数

voidLcd_W_Cmd（ucharcom）;

voidLcd_W_Dat（uchardat）;

ucharLcd_R_Busy（）；

voidLcd_Init（）；

voiddelay（uchart）；

voiddelay_4_nop（）;

/＊*＊*＊***＊**＊***＊*＊＊*＊*＊＊＊＊延时***＊*＊＊＊＊*＊***＊＊*＊*＊**＊＊＊＊＊＊＊**/

＃definedelay_4_nop（）｛_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）；｝

voiddelay（uchart）

{

uchari,j；

for（i=0；i〈t;i++）

for（j=0;j<50；j++）;

｝

voidLcd_Init（）

{

uchari；

Lcd_W_Cmd（0x3c）;

Lcd_W_Cmd（0x0e）；

Lcd_W_Cmd（0x01）；

Lcd_W_Cmd（0x06）；

Lcd_W_Cmd（0x80）;

for（i=0；i

{

Lcd_W_Dat（str1[i］）;

｝

Lcd_W_Cmd（0xC0）;

for（i=0;i〈strlen（str2）；i++）

｛

Lcd_W_Dat（str2[i］）;

｝

}

ucharLcd_R_Busy（）

{

uchars；

RW=1；

delay_4_nop（）；

RS=0；

delay_4_nop（）;

E=1；

delay_4_nop（）;

s=P0；

delay_4_nop（）;

E=0；

return（s）；

}

voidLcd_W_Cmd（ucharcom）

｛

uchari;

do

｛

i=Lcd_R_Busy（）;

i=i&0x80;

delay

（2）；

｝while（i!

=0）;

RW=0;

delay_4_nop（）;

RS=0;

delay_4_nop（）；

E=1;

delay_4_nop（）；

P0=com;

delay_4_nop（）；

E=0;

｝

voidLcd_W_Dat（uchardat）

｛

uchari;

do

{

i=Lcd_R_Busy（）;

i=i&0x80;

delay

（2）；

}while（i！

=0）;

RW=0;

delay_4_nop（）；

RS=1；

delay_4_nop（）;

E=1；

delay_4_nop（）;

P0=dat;

delay_4_nop（）;

E=0；

}

/*＊＊*＊*＊＊*＊*＊****＊*＊＊＊＊**＊＊＊＊＊*ds1820程序＊*＊*＊****＊***＊***＊＊*＊**********＊＊*＊＊**＊/

voiddelay2us（unsignedinti）//延时1微秒

｛

while（-—i）；

}

/**＊＊＊＊＊*****＊***＊＊**＊****＊＊＊＊*＊*＊*****＊*＊＊＊*****＊＊**＊*＊*＊******＊****＊＊*＊＊＊＊＊****

牛人实测,本人没有做过试验。

针对的是12Mhz的晶振

delay（0）：

延时518us误差:

518-2＊256=6

delay

（1）:

延时7us（原帖写”5us"是错的）

delay（10）:

延时25us误差：

25-20=5

delay（20）:

延时45us误差:

45—40=5

delay（100）:

延时205us误差:

205—200=5

delay（200）:

延时405us误差:

405—400=5

＊***＊****＊***＊**＊**＊＊****＊＊＊*＊*＊*＊****＊*＊**＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊＊*＊*＊＊＊***＊＊＊*＊＊*/

/*＊**＊*＊＊＊＊*＊＊＊**＊＊**＊**＊＊＊***＊*＊*＊＊＊＊******＊*＊＊*＊*****＊**＊**＊*****＊＊*＊*＊＊＊＊＊＊＊**

复位：

主机t0时刻发送一复位脉冲（最短为480us的低电平信号），接着在t1时刻释放总线（

拉高总线电平）进入接收状态.DS18B20在检测到总线的上升沿之后等待15~60us.接着DS18B20

在t2时刻发出存在脉冲（持续60~240us的低电平）

＊＊**＊＊***＊＊＊＊*＊*＊＊***＊＊***＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊＊****＊**＊*＊*＊＊＊＊＊＊**＊＊＊***＊＊*＊＊＊＊＊＊**＊＊＊＊＊＊＊/

voidDS18B20_Reset（）

{

DQ=1；

_nop_（）；

DQ=0;//拉低总线

delay2us（280）;//持续280*2+5=565s

DQ=1；//释放总线

while（DQ）；//等待应答（电平拉低）

while（!

DQ）;//应答电平大约持续60~240us后重新拉高总线

｝

/＊＊*＊＊＊**＊*＊＊＊*＊**＊＊＊*＊*＊*＊＊****＊＊***＊**＊*＊*＊＊*＊＊*＊＊＊*＊＊＊＊**＊***＊*

读字节:

主机总线t0时刻从高拉至低电平时，总线只须保持低电平l.7us。

之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙,读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效。

t2距t0为15us，也就是说t2时刻前主机必须完成读位,并在t0后的60us—120us

内释放总线.注意读的时候从最低位向最高位读。

＊＊＊**＊******＊*＊*＊*＊＊*****＊*＊＊***＊**＊*＊**＊*＊**＊＊*＊*******＊＊*＊****＊*/

ucharDS18B20_Read_Byte（）

｛

uchari，temp=0;

for（i=0；i<8;i++）

｛

temp=temp>>1；

DQ=0；//主机将总线拉至低电平，只需保持1.7us

_nop_（）；//保持一个时钟周期,也即1us

DQ=1；

delay2us

（1）；//延时7us，一般读数在后半段读

if（DQ）

temp=temp｜0x80;

delay2us

（2）;//这里延时45us+前面7us+1us=53us,接近60us

｝

returntemp；

}

/*＊＊**＊****＊＊*＊＊＊*＊＊＊*＊*＊*＊*＊**＊＊*＊*＊***＊*＊*＊*＊***＊＊＊**＊*******＊＊***

写字节：

当主机总线t0时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙。

从to时刻开始

15us之内应将所需写的位送到总线上,在随后15—60us间DS18B20对总线采样若

低电平写入的位是0;若高电平写入的位是1,连续写2位间的间隙应大于1us.

注意：

无论读写都是从最低位开始。

**＊*＊＊＊＊＊＊***＊*****＊**＊＊＊*＊*＊**＊＊*＊******＊**＊******＊＊*＊＊*＊***＊＊＊＊*＊＊/

voidDS18B20_Write_Byte（uchardat）

{

uchari；

for（i=0;i<8;i++）

{

DQ=0;//直接拉到低电平即可产生写时间隙。

DQ=dat＆0x01;//从最低位依次传输

delay2us（25）；//在15us之内将需写的位送到总线上。

然后等待总线采样

//此处至少延时60us

DQ=1；//释放总线

_nop_（）;

dat=dat〉〉1；

}

}

/**＊＊＊＊＊***＊*＊＊＊＊＊*****＊*＊＊＊****＊＊****＊＊＊＊*＊*＊*＊*＊*＊****＊**＊＊*＊**＊＊＊

读温度：

流程：

复位-—写命令（跳过读序列号，单个DS18B20时用）——启动温度转换

--等待转换完成（完成总线会跳回高电平）--复位——写命令（跳过ROM编码命令）—-

读取暂存寄存器字节命令—-—读低字节-—-读高字节—-复位——合并高低字节--判断

正负

*＊＊＊***＊＊＊＊＊***＊****＊*****＊**＊＊＊*＊*＊*******＊*＊******＊**＊＊*＊*＊＊＊＊＊**＊/

DS18B20_Read_Temperature（）

｛

uchartemp_low，temp_high；

DS18B20_Reset（）;

DS18B20_Write_Byte（0xcc）；

DS18B20_Write_Byte（0x44）;

while（!

DQ）;//等待转换完成

DS18B20_Reset（）；

DS18B20_Write_Byte（0xcc）；

DS18B20_Write_Byte（0xbe）;

temp_low=DS18B20_Read_Byte（）;

temp_high=DS18B20_Read_Byte（）；

DS18B20_Reset（）；

tvalue=temp_high；

tvalue=（tvalue<〈8）｜temp_low；

if（tvalue〈0x0fff）

tflag=0；

else

｛

tvalue=~tvalue+1；

tflag=1；

}

tvalue=tvalue＊（0。

625）;//温度值扩大10倍，精确到1位小数

return（tvalue）;

｝

/＊＊****＊***＊*＊＊**＊＊***＊*＊*＊**＊***＊*