dsb详解及程序.doc
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dsb详解及程序.doc
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最近都在学习和写单片机的程序,今天有空又模仿DS18B20温度测量显示实验写了一个与DS18B20基于单总线通信的程序.
DS18B20数字温度传感器(参考:
智能温度传感器DS18B20的原理与应用)是DALLAS公司生产的1-Wire,即单总线器件,具有线路简单,体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计。
DS18B20产品的特点:
(1)、只要求一个I/O口即可实现通信。
(2)、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
(3)、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
(4)、测量温度范围在-55到+125℃之间;在-10~+85℃范围内误差为±5℃;
(5)、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过750ms;
(6)、内部有温度上、下限告警设置。
DS18B20引脚分布图
DS18B20详细引脚功能描述:
1、GND地信号;
2、DQ数据输入出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用在寄生电源下,此引脚可以向器件提供电源;漏极开路,常太下高电平.通常要求外接一个约5kΩ的上拉电阻.
3、VDD可选择的VDD引脚。
电压范围:
3~5.5V;当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。
DS18B20存储器结构图
暂存储器的头两个字节为测得温度信息的低位和高位字节;
第3,4字节是TH和TL的易失性拷贝,在每次电复位时都会被刷新;
第5字节是配置寄存器的易失性拷贝,同样在电复位时被刷新;
第9字节是前面8个字节的CRC检验值.
配置寄存器的命令内容如下:
0
R1
R0
1
1
1
1
1
MSB LSB
R0和R1是温度值分辨率位,按下表进行配置.默认出厂设置是R1R0=11,即12位.
温度值分辨率配置表
R1
R0
分辨率
最大转换时间(ms)
0
0
9bit
93.75(tconv/8)
0
1
10bit
183.50(tconv/4)
1
0
11bit
375(tconv/2)
1
1
12bit
750(tconv)
4种分辨率对应的温度分辨率为0.5℃,0.25℃,0.125℃,0.0625℃(即最低一位代表的温度值)
12位分辨率时的两个温度字节的具体格式如下:
低字节:
2^3
2^2
2^1
2^0
2^-1
2^-2
2^-3
2^-4
高字节:
S
S
S
S
S
2^6
2^5
2^4
其中高字节前5位都是符号位S,若分辨率低于12位时,相应地使最低为0,如:
当分辨率为10位时,低字节为:
2^3
2^2
2^1
2^0
2^-1
2^-2
0
0
高字节不变....
一些温度与转换后输出的数字参照如下:
温度
数字输出
换成16进制
+125℃
0000011111010000
07D0H
+85℃
0000010101010000
0550H
+25.0625℃
0000000110010001
0191H
+10.125℃
0000000010100010
00A2H
+0.5℃
0000000000001000
0008H
0℃
0000000000000000
0000H
-0.5℃
1111111111111000
FFF8H
-10.125℃
1111111101011110
FFE5H
-25.0625℃
1111111001101111
FF6FH
-55℃
1111110010010000
FC90H
由上表可看出,当输出是负温度时,使用补码表示,方便计算机运算(若是用C语言,直接将结果赋值给一个int变量即可).
DS18B20的使用方法:
由于DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式,即在一根数据线实现数据的双向传输,而对单片机来说,我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据,因此,对读写的数据位有着严格的时序要求。
DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。
该协议定义了几种信号的时序:
初始化时序(dsInit()实现)、读时序(readByte())、写时序(writeByte())。
所有时序都是将主机作为主设备,单总线器件作为从设备。
而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始,如果要求单总线器件回送数据,在进行写命令后,主机需启动读时序完成数据接收。
数据和命令的传输都是低位在先。
DS18B20与单片机连接电路图:
利用软件模拟DS18B20的单线协议和命令:
主机操作DS18B20必须遵循下面的顺序
1.初始化
单线总线上的所有操作都是从初始化开始的.过程如下:
1)请求:
主机通过拉低单线480us以上,产生复位脉冲,然后释放该线,进入Rx接收模式.主机释放总线时,会产生一个上升沿脉冲.
DQ:
1->0(480us+)->1
2)响应:
DS18B20检测到该上升沿后,延时15~60us,通过拉低总线60~240us来产生应答脉冲.
DQ:
1(15~60us)->0(60~240us)
3)接收响应:
主机接收到从机的应答脉冲后,说明有单线器件在线.至此,初始化完成.
DQ:
0
2.ROM操作命令
当主机检测到应答脉冲,便可发起ROM操作命令.共有5类ROM操作命令,如下表
命令类型
命令字节
功能
ReadRom 读ROM
33H
读取激光ROM中的64位,只能用于总线上单个DS18B20器件情况,多挂时会发生数据冲突
MatchRom匹配ROM
55H
此命令后跟64位ROM序列号,寻址多挂总线上的对应DS18B20.只有序列号完全匹配的DS18B20才能响应后面的内存操作命令,其他不匹配的将等待复位脉冲.可用于单挂或多挂两种情况.
SkipRom 跳过ROM
CCH
可无须提供64位ROM序列号即可运行内存操作命令,只能用于单挂.
SearchRom搜索ROM
F0H
通过一个排除法过程,识别出总线上所有器件的ROM序列号
AlarmSearch告警搜索
ECH
命令流程与SearchRom相同,但DS18B20只有最近的一次温度测量时满足了告警触发条件的,才会响应此命令.
3.内存操作命令
在成功执行ROM操作命令后,才可使用内存操作命令.共有6种内存操作命令:
命令类型
命令字节
功能
WriteScratchpad
写暂存器
4EH
写暂存器中地址2~地址4的3个字节(TH,TL和配置寄存器)在发起复位脉冲之前,3个字节都必须要写.
ReadScratchpad
读暂存器
BEH
读取暂存器内容,从字节0~一直到字节8,共9个字节,主机可随时发起复位脉冲,停止此操作,通常我们只需读前5个字节.
CopyScratchpad
复制暂存器
48H
将暂存器中的内容复制进EERAM,以便将温度告警触发字节存入非易失内存.如果此命令后主机产生读时隙,那么只要器件还在进行复制都会输出0,复制完成后输出1.
ConvertT
温度转换
44H
开始温度转换操作.若在此命令后主机产生时隙,那么只要器件还在进行温度转换就会输出0,转换完成后输出1.
RecallE2
重调E2暂存器
B8H
将存储在EERAM中的温度告警触发值和配置寄存器值重新拷贝到暂存器中,此操作在DS18B20加电时自动产生.
ReadPowerSupply
读供电方式
B4H
主机发起此命令后每个读数时隙内,DS18B20会发信号通知它的供电方式:
0寄生电源,1外部供电.
4.数据处理
DS18B20要求有严格的时序来保证数据的完整性.在单线DQ上,有复位脉冲,应答脉冲,写0,写1,读0,读1这6种信号类型.除了应答脉冲外,其它都由主机产生.数据位的读和写是通过读、写时隙实现的.
1)写时隙:
当主机将数据线从高电平拉至低电平时,产生写时隙.所有写时隙都必须在60us以上,各写时隙间必须保证1us的恢复时间.
写"1":
主机将数据线DQ先拉低,然后释放15us后,将数据线DQ拉高;
写"0":
主机将DQ拉低并至少保持60us以上.
2)读时隙:
当主机将数据线DQ从高电平拉至低电平时,产生读时隙.所有读时隙最短必须持续60us,各读时隙间必须保证1us的恢复时间.
读:
主机将DQ拉低至少1us,.此时主机马上将DQ拉高,然后就可以延时15us后,读取DQ即可.
源代码:
(测量范围:
0~99度)
DS18B20
1#include
2//通过DS18B20测试当前环境温度, 并通过数码管显示当前温度值
3sbit wela = P2^7; //数码管位选
4sbit dula = P2^6; //数码管段选
5sbit ds = P2^2;
6//0-F数码管的编码(共阴极)
7unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
8 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
9//0-9数码管的编码(共阴极), 带小数点
10unsigned char code tableWidthDot[]={0xbf, 0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed, 0xfd,
11 0x87, 0xff, 0xef};
12
13//延时函数, 例i=10,则大概延时10ms.
14void delay(unsigned char i)
15{
16 unsigned char j, k;
17 for(j = i; j > 0; j--)
18 {
19 for(k = 125; k > 0; k--);
20 }
21}
22
23//初始化DS18B20
24//让DS18B20一段相对长时间低电平, 然后一段相对非常短时间高电平, 即可启动
25void dsInit()
26{
27 //一定要使用unsigned int型, 一个i++指令的时间, 作为与DS18B20通信的小时间间隔
28 //以下都是一样使用unsigned int型
29 unsigned int i;
30 ds = 0;
31 i = 103;
32 while(i>0) i--;
33 ds = 1;
34 i = 4;
35 while(i>0) i--;
36}
37
38//向DS18B20读取一位数据
39//读一位, 让DS18B20一小周期低电平, 然后两小周期高电平,
40//之后DS18B20则会输出持续一段时间的一位数据
41bit readBit()
42{
43 unsigned int i;
44 bit b;
45 ds = 0;
46 i++;
47 ds = 1;
48 i++; i++;
49 b = ds;
50 i = 8;
51 while(i>0) i--;
52 return b;
53}
54
55//读取一字节数据, 通过调用readBit()来实现
56unsigned char readByte()
57{
58 unsigned int i;
59 unsigned char j, dat;
60 dat = 0;
61 for(i=0; i<8; i++)
62 {
63 j = readBit();
64 //最先读出的是最低位数据
65 dat = (j << 7) | (dat >> 1);
66 }
67 return dat;
68}
69
70//向DS18B20写入一字节数据
71void writeByte(unsigned char dat)
72{
73 unsigned int i;
74 unsigned char j;
75 bit b;
76 for(j = 0; j < 8; j++)
77 {
78 b = dat & 0x01;
79 dat >>= 1;
80 //写"1", 让低电平持续2个小延时, 高电平持续8个小延时
81 if(b)
82 {
83 ds = 0;
84 i++; i++;
85 ds = 1;
86 i = 8; while(i>0) i--;
87 }
88 else //写"0", 让低电平持续8个小延时, 高电平持续2个小延时
89 {
90 ds = 0;
91 i = 8; while(i>0) i--;
92 ds = 1;
93 i++; i++;
94 }
95 }
96}
97
98//向DS18B20发送温度转换命令
99void sendChangeCmd()
100{
101 dsInit(); //初始化DS18B20
102 delay
(1); //延时1ms
103 writeByte(0xcc); //写入跳过序列号命令字
104 writeByte(0x44); //写入温度转换命令字
105}
106
107//向DS18B20发送读取数据命令
108void sendReadCmd()
109{
110 dsInit();
111 delay
(1);
112 writeByte(0xcc); //写入跳过序列号命令字
113 writeByte(0xbe); //写入读取数据令字
114}
115
116//获取当前温度值
117unsigned int getTmpValue()
118{
119 unsigned int value; //存放温度数值
120 float t;
121 unsigned char low, high;
122 sendReadCmd();
123 //连续读取两个字节数据
124 low = readByte();
125 high = readByte();
126 //将高低两个字节合成一个整形变量
127 value = high;
128 value <<= 8;
129 value |= low;
130 //DS18B20的精确度为0.0625度, 即读回数据的最低位代表0.0625度
131 t = value * 0.0625;
132 //将它放大10倍, 使显示时可显示小数点后一位, 并对小数点后第二2进行4舍5入
133 //如t=11.0625, 进行计数后, 得到value = 111, 即11.1 度
134 value = t * 10 + 0.5;
135 return value;
136}
137
138//显示当前温度值, 精确到小数点后一位
139void display(unsigned int v)
140{
141 unsigned char count;
142 unsigned char datas[] = {0, 0, 0};
143 datas[0] = v / 100;
144 datas[1] = v % 100 / 10;
145 datas[2] = v % 10;
146 for(count = 0; count < 3; count++)
147 {
148 //片选
149 wela = 0;
150 P0 = ((0xfe << count) | (0xfe >> (8 - count))); //选择第(count + 1) 个数码管
151 wela = 1; //打开锁存, 给它一个下降沿量
152 wela = 0;
153 //段选
154 dula = 0;
155 if(count !
= 1)
156 {
157 P0 = table[datas[count]]; //显示数字
158 }
159 else
160 {
161 P0 = tableWidthDot[datas[count]]; //显示带小数点数字
162 }
163 dula = 1; //打开锁存, 给它一个下降沿量
164 dula = 0;
165 delay(5); //延时5ms, 即亮5ms
166
167 //清除段先, 让数码管灭, 去除对下一位的影响, 去掉高位对低位重影
168 //若想知道影响效果如何, 可自行去掉此段代码
169 //因为数码管是共阴极的, 所有灭的代码为:
00H
170 dula = 0;
171 P0 = 0x00; //显示数字
172 dula = 1; //打开锁存, 给它一个下降沿量
173 dula = 0;
174 }
175}
176
177void main()
178{
179 unsigned char i;
180 unsigned int value;
181 while
(1)
182 {
183 //启动温度转换
184 sendChangeCmd();
185 value = getTmpValue();
186 //显示3次
187 for(i = 0; i < 3; i++)
188 {
189 display(value);
190 }
191 }
192}
显示效果:
流程图:
改进代码:
扩大测量范围,使可测量范围为:
-55度~+125度,严格按照上面的流程进行软件设计
3.151:
34修正display()函数中的下一位显示对上一位的影响
改进代码
1#include
2#include
3#include
4//通过DS18B20测试当前环境温度, 并通过数码管显示当前温度值, 目前显示范围:
-55~ +125度
5sbit wela = P2^7; //数码管位选
6sbit dula = P2^6; //数码管段选
7sbit ds = P2^2;
8int tempValue;
9
10//0-F数码管的编码(共阴极)
11unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
12 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
13//0-9数码管的编码(共阴极), 带小数点
14unsigned char code tableWidthDot[]={0xbf, 0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed, 0xfd,
15 0x87, 0xff, 0xef};
16
17//延时函数, 对于11.0592MHz时钟, 例i=10,则大概延时10ms.
18void delay(unsigned int i)
19{
20 unsigned int j;
21 while(i--)
22 {
23 for(j = 0; j < 125; j++);
24 }
25}
26
27//初始化DS18B20
28//让DS18B20一段相对长时间低电平, 然后一段相对非常短时间高电平, 即可启动
29void dsInit()
30{
31 //对于11.0592MHz时钟, unsigned int型的i, 作一个i++操作的时间大于为8us
32 unsigned int i;
33 ds = 0;
34 i = 100; //拉低约800us, 符合协议要求的480us以上
35 while(i>0) i--;
36 ds = 1; //产生一个上升沿, 进入等待应答状态
37 i = 4;
38 while(i>0) i--;
39}
40
41void dsWait()
42{
43 unsigned int i;
44 while(ds);
45 while(~ds); //检测到应答脉冲
46 i = 4;
47 while(i > 0) i--;
48}
49
50//向DS18B20读取一位数据
51//读一位, 让DS18B20一小周期低电平, 然后两小周期高电平,
52//之后DS18B20则会输出持续一段时间的一位数据
53bit readBit()
54{
55 unsigned in
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