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12、DS18B20实验 DS18B20简介 DS18B20是DALLAS 公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO－92小体积封装形式，温度测量范围为－55℃～＋125℃，可编程为 9 位～12 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或 2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适于远距离多点温度检测系统。

原理图 单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。 单总线通常要求外接一个约为 4.7K—10K 的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。

DS18B20共有三种形态的存储器资源： １、ROM 只读存储器，用于存放DS18B20的ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的是 ２８H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。 ２、RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值（温度寄存器），第3、4个字节是用户EEPROM（温度报警值TH、TL储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像（配置寄存器）。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。 ３、EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。

光刻ROM 光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。

DS18B20 内部存储器结构：

DS18B20 温度寄存器格式 测得的温度值以二进制补码的形式存放于温度寄存器中。S为符号位，S=0时，表示温度值为正；S=1 时表示温度值为负。主机读取数据后，先将数据补码变为原码，再计算其十进制值。

配置寄存器(Configuration Register) 用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20 工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。R1，R2默认均为1，即分辨率为12，精度为0.0625. 0 　R1　 R0 　1 　1　 1　 1　 1 分辨率设置表： R1 　R0 　　分辨率/bit 　　温度最大转换时间/ms 0　　 0 　　　　9 　　　　　　　　93.75 0 　　1 　　　　10 　　　　　　　187.5 1 　　0 　　　　11 　　　　　　　375 1 　　1 　　　　12 　　　　　　　750

DS18B20初始化命令 主机首先发出一个480－960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。 　　做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480－960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15－60微秒后将总线电平拉低60－240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

初始化以及应答时序图

DS18B20读写操作 主机发出各种操作命令都是向DS18B20写0和写1组成的命令字节，接收数据时也是从DS18B20读取0或1的过程。因此首先要搞清主机是如何进行写0、写1、读0和读1的。

DS18B20写指令 写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则将总线置为低电平，若主机想写1，则将总线置为高电平，持续时间最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平至少1微秒给总线恢复 。而DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。

//写一个字节 void Ds18b20WriteByte(unsigned char dat) { unsigned int delay, j; for(j=0;j<8;j++) temp_port=0; //先把总线拉低1us delay++; //延时 temp_port=dat&0x01; //然后写入一个数据，从最低位开始 delay=6; while(delay--); //延时60us以上，持续时间最少60us temp_port=1;//然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值 dat>>=1; }

DS18B20读指令 读周期是从主机把单总线拉低1微秒之后就得释放单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。作为从机DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0。采样期内总线为高电平则确认为1。完成一个读时序过程，至少需要60微秒才能完成

读时序图

//读一个字节 unsigned char Ds18b20ReadByte() { unsigned char byte,date; unsigned int delay,j; for(j=8;j>0;j--) temp_port=0;//先将总线拉低1us delay++; temp_port=1;//然后释放总线 date=temp_port; //读取数据，从最低位开始读取 byte=(byte>>1)|(date<<7);//将byte左移一位，然后与上右移7位后的date，注意移动之后移掉那位补0。 delay=4; //读取完之后等待48us再接着读取下一个数 while(delay--); } return byte;

DS18B20操作步骤 DS18B20的一线工作协议流程是： 初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。 其工作时序包括： 初始化时序 写时序 读时序

DS28B20芯片ROM指令表： Read ROM（读ROM）[33H] 这个命令允许总线单片机读到DS18B20的64位ROM。只当总线上只存在一个DS18B20时才可以用此指令，如果挂接不只一个，通信时将会发生数据冲突。 Match ROM（指定匹配芯片）[55H] 这个指令后面紧跟着由单片机发出了64位序列号，当总线上有多只DS18B20时，只有与控制发出的序列号相同的芯片才可以做出反应，其它芯片将等待下一次复位。这条指令适应单芯片和多芯片挂接。 Skip ROM（跳跃ROM指令）[CCH] 这条指令使芯片不对ROM编码做出反应，单总线的情况，为节省时间可以选用此指令。如果在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，导致错误出现。

在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的64位ROM。 Alarm Search（报警芯片搜索）[ECH] Search ROM（搜索芯片）[F0H] 在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的64位ROM。 Alarm Search（报警芯片搜索）[ECH] 在多芯片挂接情况，报警芯片搜索指令只对符合温度高于TH或小于TL报警条件的芯片做出反应。只要芯片不掉电，报警状态将被保持，直到再一次测得温度达不到报警条件为止。

DS18B20芯片存储器操作指令表： Write Scratchpad （向RAM中写数据）[4EH] 这是向RAM中写入数据的指令，随后写入的两个字节的数据将会被存到地址2（报警RAM之TH）和地址3（报警RAM之TL）。写入过程中可以用复位信号中止写入。 Read Scratchpad （从RAM中读数据）[BEH] 此指令从RAM中读数据，读地址从地址0开始，一直可以读到地址9，完成整个RAM数据的读出。芯片允许在读过程中用复位信号中止读取，即可以不读后面不需要的字节以减少读取时间。

Copy Scratchpad （将RAM数据复制到EEPROM中）[48H] 此指令将RAM中的数据存入EEPROM中，以使数据掉电不丢失。此后由于芯片忙于EEPROM储存处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻超用强上拉并至少保持10MS，来维持芯片工作。 Convert T（温度转换）[44H] 收到此指令后芯片将进行一次温度转换，将转换的温度值放入RAM的第1、2地址。此后由于芯片忙于温度转换处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻超用强上拉并至少保持500MS，来维持芯片工作。

Recall EEPROM（将EEPROM中的报警值复制到RAM）[B8H] 此指令将EEPROM中的报警值复制到RAM中的第3、4个字节里。由于芯片忙于复制处理，当单片机发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时被自动执行。这样RAM中的两个报警字节位将始终为EEPROM中数据的镜像。 Read Power Supply（工作方式切换）[B4H] 此指令发出后发出读时间隙，芯片会返回它的电源状态字，“0”为寄生电源状态，“1”为外部电源状态。

什么是补码 正数的补码是正数本身 负数的补码是原码取反，然后再加1。 DS18B20存储的温度值是以补码的形式存储的，所以读出来的温度值是实际温度值的补码，要把的转换为原码。 正温度的话，原码就是补码本身，所以在12位分辨率下，温度的计算公式是： 温度值=读取值*0.0625 负温度的话，原码是补码减1再取反，所以在12位分辨率下，计算公式为： 温度值= -(读取值减1再取反)*0.0625

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