[51单片机] 10分钟理解DS18B20数字温度计模块

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 楼主| ppptalk 发表于 2018-4-11 17:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
1. 明确目的


DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种数字化单总线器-数字温度计。既然是数字温度计,那么它一定具备这样的能力-把周围环境的温度信号转换成数字信号。那么这个转换的结果放到哪里去了呢?存放到了一个叫做Scratchpad的上面,这个Scratchpad是什么意思不用去管它,只需要知道它是一个SRAM就可以了。这个Scratchpad一共有9个字节(BYTE0~BYTE8),转换的数字信息就存放在BYTE0和BYTE1,如下图所示。所以,目的就很明确了,对于DS18B20模块就是去读Scratchpad的BYTE0和BYTE1.



2. 思路分析

现在目的已经知道了,就是读Scratchpad(read scratchpad)的BYTE0和BYTE1. 那么怎么样Read Scratchpad呢?当然是去查看DS18B20的芯片手册了。阅读说明书你会发现Read Scratchpad是一个功能命令(DS18B20 FUNCTION COMMANDS),类似的还有其他很多功能命令,如下图所示:



说明书上已经讲的非常清楚了,要求每次在访问DS18B20的时候一定要遵循以下步骤,如下所示,



简单的讲,你想发送一个功能命令Read Scratchpad, 那必须在它前面加两步,初始化命令(Initialization)和ROM命令(ROM Command)。初始化命令只有一个,很容易确定,但是ROM命令有多个,需要找到一个与功能命令Read Scratchpad相匹配的ROM命令。如果总线上只有一个DS18B20模块,选择Skip ROM就可以了。


这样整个步骤就很简单了,先初始化,然后发送skip rom命令,紧接着发送read scratchpad命令,然后开始接收DS18B20传送的数据,第0和第1个字节就是我们所需要的。这样读出来的全部是0和1组成的信号,我们还需要将这些0和1组成的信号翻译成“温度值”。怎么样翻译,去查看说明书上的温度-数据对应表就可以了,如下所示:




注意这个表中的数据是补码形式,如果你只是考虑温度为正的情况,那么就不用去管原码,反码和补码了。因为对于正数的原码,反码和补码都是一样的。




如果读写操作正确的话,此时计算出来的温度应该是+85摄氏度。通过这个值可以判断你的读写程序和温度计算过程是否正确。那么为什么是+85摄氏度呢?在一上电的时候,DS18B20处在一个"idle state",简单的讲就是它没有工作,没有采集周围环境的温度。Scratchpad的BYTE0和BYTE1里面放的默认值是+85,所以你读到的其实是它的默认值。如果你想让DS18B20开始工作,那么很简单,发送一个Convert T命令就可以了。注意Convert T也是一个功能命令(Function Command),同样的按照前面的规则,给它添加初始化命令和ROM命令。




这样整个过程是不是完了呢?注意DS18B20完成温度的采集和转换是需要时间的,好比你敲隔壁的门,那你发出“敲门”这个命令后,你同学过来开门是需要时间的,在这个过程中你要做的事情就是等待。同样的,当你发送一个Convert T命令后,你需要等待DS18B20完成温度采集和转换的工作。那么等待多长呢,这个与你设置精度有关,精度越高,需要的时间越长,最多不超过750ms。当然这个过程中,你也可以采用忙信号检测的方式来判断

3. 操作步骤

这样整个操作步骤就非常简单了,
  1. (1) initial                       (DS18B20初始化)
  2. (2) skip rom
  3. (3) convert T                 (让DS18B20开始工作采集周围温度)
  4. (4) busy check              (等待DS18B20完成采集)
  5. (5)  initial                        (DS18B20初始化)
  6. (6) skip rom
  7. (7) read scratchpad       (发送读scratchpad命令)
  8. (8) rcv data                     (接收DS18B20传过来的数据)
  9. (9) cal                             (计算温度值)
  10. (10) display                    (把这个值显示出来)

4. 参考代码





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广东梁百万 发表于 2018-4-11 21:55 | 显示全部楼层
2016年底为了学用这个18B20,我花了差不多20个晚上才写出程序,首先买了一个18B20回来,我原则是:有了实物才更容易学会。
跟着网上找资料,基本理解了,于是找网上的例程,网上能找到汇编程序的例程只有两个,而且不能在我的STC15W单片机上直接用,到STC官网下载的例程也不能用。于是修改,改端口,改时序,----修改-测试-修改-测试-----反复了十个晚上都不成功。
无奈只有上网求助,有网友提示我买简易逻辑分析仪。 我于是买了一个,35包邮。
逻辑分析仪到手后,两个晚上就成功读出了温度数。

下面是我自己总结的操作流程。


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 楼主| ppptalk 发表于 2018-4-11 22:51 | 显示全部楼层
广东梁百万 发表于 2018-4-11 21:55
2016年底为了学用这个18B20,我花了差不多20个晚上才写出程序,首先买了一个18B20回来,我原则是:有了实物 ...

百万哥搞汇编啊
 楼主| ppptalk 发表于 2018-4-11 22:56 | 显示全部楼层
广东梁百万 发表于 2018-4-11 21:55
2016年底为了学用这个18B20,我花了差不多20个晚上才写出程序,首先买了一个18B20回来,我原则是:有了实物 ...

个人觉得这个笔记中的第二步是最麻烦的,最容易出错。释放总线后,延时60~75us,然后读DQ信号,是比较保险的。过去这么久了,你居然还能保存这个笔记。
广东梁百万 发表于 2018-4-11 23:11 来自手机 | 显示全部楼层
ppptalk 发表于 2018-4-11 22:56
个人觉得这个笔记中的第二步是最麻烦的,最容易出错。释放总线后,延时60~75us,然后读DQ信号,是比较保 ...

这个总结是我去年写的,拍照留存在电脑上。
广东梁百万 发表于 2018-4-11 23:13 来自手机 | 显示全部楼层
ppptalk 发表于 2018-4-11 22:51
百万哥搞汇编啊

只懂汇编,而且只是初级水平
y15067805290 发表于 2018-4-12 15:40 | 显示全部楼层

怎么没有高手留言呢,不能让帖子沉下去,顶上
y15067805290 发表于 2018-4-12 16:03 | 显示全部楼层


怎么没有高手留言呢,不能让帖子沉下去,顶上
mcuzone 发表于 2018-4-19 16:19 | 显示全部楼层
这颗料出来那么多年了(2001年的时候就用过),有精仿的国货了没?
广东梁百万 发表于 2018-4-22 12:38 来自手机 | 显示全部楼层
mcuzone 发表于 2018-4-19 16:19
这颗料出来那么多年了(2001年的时候就用过),有精仿的国货了没?

应该有,淘宝上的商家都标榜自己卖的是正品,说别家卖的是假货,并有几张对比图片。

话说能仿制出这货的厂家也算是技术能力很强的了。完全有能力研发出自已的类似产品,只是专利问题和推广问题而已
wsmysyn 发表于 2018-4-22 17:14 | 显示全部楼层
mcuzone 发表于 2018-4-19 16:19
这颗料出来那么多年了(2001年的时候就用过),有精仿的国货了没?

之前听说某科研单位反向出来过,据说还不错。不过有没有别的公司买去量产就不知道了。估计应该有吧。。
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