【转】基于stm32f103zet6之DS18B20的学习

只看该作者 · 2016-11-11 19:26

任何一个DS18B20其内部64位ROM用于存储位移的芯片ID（这就为我们的多点采集提供了极大的方便），我使用3pin封装的芯片，值得注意的是：DS18B20使用一根数据线一根地线也能正常工作，也就是VCC并不是必须的，什么原因呢？因为DS18B20在内部有一个寄生电容，当我们的数据线的电压范围在3.3--5V之间的时候，他会转存为power，所以当我们外部断电之后，这个power就为IC提供了电源，这很好的起到了一个节能的作用。。

还有一些其他的特点总结如下：

--全数字温度转换及输出。
-- 先进的单总线数据通信。
--最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。
--12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。
--可选择寄生工作方式。
--检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)
--内置EEPROM，限温报警功能。
--64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。
--多样封装形式，适应不同硬件系统。

一、硬件介绍

1、首先看一看DS13B20的整体框图

总结一下我自己对这几个部分的理解：

1、电源检测用于检测是外部提供电源还是使用数据线转换的power

2、64为ROM用于读取芯片ID

3、温度灵敏元件用于DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位

4、接下来就是高低温触发器了，

5、还有配置寄存器，配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化。配置寄存器的结构格式如下

R1、R2与控制器分辨率关系如下：

测温操作 DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。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。在上电状态下默认的精度为12位。

所以能够很清楚的看到转换位数和转换时间之间的关系。

温度寄存器的格式如下：

只看该作者 · 2016-11-11 19:30

二、接下来看看如何控制这个芯片

a、协议：

单总线串行通信协议，这个与普通的spi协议有一点点区别

b、操作流程：一下操作流程是我参照网上的，写的比较容易理解

1，复位：首先我们必须对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给DS18B20单总线至少480uS的低电平信号。当18B20接到此复位信号后则会在15~60uS后回发一个芯片的存在脉冲。

2，存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在15~60uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60~240uS的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。

3，控制器发送ROM指令：双方打完了招呼之后最要将进行交流了，ROM指令共有5条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为8位长度，功能是对片内的64位光刻ROM进行操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总线上可以同时挂接多个器件，并通过每个器件上所独有的ID号来区别，一般只挂接单个18B20芯片时可以跳过ROM指令（注意：此处指的跳过ROM指令并非不发送ROM指令，而是用特有的一条“跳过指令”）。ROM指令在下文有详细的介绍。

4，控制器发送存储器操作指令：在ROM指令发送给18B20之后，紧接着（不间断）就是发送存储器操作指令了。操作指令同样为8位，共6条，存储器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。存储器操作指令的功能是命令18B20作什么样的工作，是芯片控制的关键。

5，执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机）必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500uS。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。数据的读写方法将有下文有详细介绍。

若要读出当前的温度数据我们需要执行两次工作周期，第一个周期为复位、跳过ROM指令、执行温度转换存储器操作指令、等待500uS温度转换时间。紧接着执行第二个周期为复位、跳过ROM指令、执行读RAM的存储器操作指令、读数据（最多为9个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。其它的操作流程也大同小异，在此不多介绍。

除此之外，还有一篇**或许能够解决你的一些关于DS13b20的疑惑，这是我在百度空间转载过来的

http://blog.csdn.net/king_bingge/article/details/8808631好的，如果读完了这篇**，那么下面对代码进行分析也不成问题了

只看该作者 · 2016-11-11 19:33

三、代码分析

1、首先是一段获取温度的主代码

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18B20_Get_Temp
* 功能: 从ds18b20得到温度值，精度：0.1C
* 参数: 无
* 返回值: 温度值（-550~1250）
**************************************************************************************/
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
u8 temp;
u8 TL,TH;
short tem; //2bytes
DS18B20_Start (); // ds1820 start convert
DS18b20_Reset();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc); // skip rom
DS18B20_Write_Byte(0xbe); // convert
TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB
TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB
if(TH>7) //判断正负
{
TH=~TH;
TL=~TL;
temp=0; //温度为负
}else temp=1; //温度为正
tem=TH; //获得高八位
tem<<=8;
tem+=TL; //获得低八位
tem=(float)tem*0.625; //转换
if(temp)return tem; //返回温度值
else return -tem;
}

说道读取温度就得看看这个表了

下面的就是一个官方的示例表，说明了我们转换的时候要注意的地方

注意精度上电默认的12位的。那么如何确定精度的呢？我问了我一个学长，是这样解释的，小数部分是4位，那么最小分辨率就是2的4次方分之一

也就是1/16. = 0.0625

2、开始信号

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18B20_Start
* 功能: 开始信号
* 参数: 无
* 返回值: 无
**************************************************************************************/
void DS18B20_Start(void)// ds1820 start convert
{
DS18b20_Reset();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
}

3、复位函数

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18b20_Reset
* 功能: DS18b20复位函数
* 参数: 无
* 返回值: 无
**************************************************************************************/
void DS18b20_Reset(void)
{
DS18B20_SET_IO_IN;
DS18B20_DATA_L;
Delay_us(750);
DS18B20_DATA_H;
Delay_us(20);
}

4、检测函数

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18B20_Check
* 功能: 检测信号
* 参数: 无
* 返回值: 0表示成功，1表示失败
**************************************************************************************/
u8 DS18B20_Check(void)
{
u8 retry = 0;
DS18B20_SET_IO_IN;
while(DS18B20_DATA_IN && (retry < 200))
{
retry ++ ;
Delay_us(1);
}
if(retry>=200)return 1;
else retry=0;
while (!DS18B20_DATA_IN && (retry<240))
{
retry++;
Delay_us(1);
};
if(retry>=240)return 1;
return 0;
}

只看该作者 · 2016-11-11 19:34

5、写字节函数

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18B20_Write_Byte
* 功能: 写一个字节到DS18B20
* 参数: 读到的数据
* 返回值: 无
**************************************************************************************/
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
u8 j;
u8 testb;
DS18B20_SET_IO_OUT;//SET PA0 OUTPUT;
for (j=1;j<=8;j++)
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if (testb)
{
DS18B20_DATA_L;// Write 1
Delay_us(2);
DS18B20_DATA_H;
Delay_us(60);
}
else
{
DS18B20_DATA_L;// Write 0
Delay_us(60);
DS18B20_DATA_H;
Delay_us(2);
}
}
}

6、读字节函数

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: DS18B20_Read_Byte
* 功能: 从DS18B20读取一个字节
* 参数: 无
* 返回值: 读到的数据
**************************************************************************************/
u8 DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte
{
u8 i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=DS18B20_Read_Bit();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}

7、还有一个分辨率的函数

[csharp] view plain copy
print?

/**************************************************************************************
* 名称: adjust_res
* 功能: 调整分辨率
* 参数: 分辨率值
* 返回值: 无
**************************************************************************************/
/*void adjust_res(unsigned char res) ///res 分别等于 0x1f, 0x3f, 0x5f，0x7f温度读数分辨率分别对应
// 0.5, 0.25, 0.125,0.0625
{
DS18b20_Reset(); //复位
DS18B20_Write_Byte(0xcc); //跳过Rom
DS18B20_Write_Byte(0x4e); //写暂存器
DS18B20_Write_Byte(0x02); //写TH
DS18B20_Write_Byte(0x01); //写TL
DS18B20_Write_Byte(res); //写结构寄存器
DS18b20_Reset(); //复位
DS18B20_Write_Byte(0xcc); //跳过Rom
DS18B20_Write_Byte(0x48); //把暂存器内容写到EPRam中
}*/