DS18B20

GND——地DQ——数据I/O口VDD——供电电源独特的单线接口，仅需一个端口进行通讯9~12位的分辨率可调（RS）测温范围为-55°C~+125°C（-67°F~+257°F）测量范围在-10°C~+85°C精度为±0.5°C可设置报警温度存储于EEPROM，掉电保护数据不丢适用电压3~5.5V一、ROM在DS18B20内部光刻了一个长度为64-bit的ROM，这个是编码器件的身份识别标志，如下图所示：注释：MSB为最高有效位LSB为最低有效位64-bit光刻ROM的排列顺序是：开始(最低)8位是产品类型标号，对于DS18B20来说就是(28H);接着的48位是器件自身的序列号；最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1).光刻ROM的作用是使每个DS18B20都不相同，这样可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。对ROM操作的几种命令ReadROM(读ROM)命令【33H】MatchROM(符合ROM)命令【55H】SkipROM(跳过ROM)命令【CCH】SearchROM(搜索ROM)命令【F0H】AlarmSearch(读ROM)命令【ECH】高速暂存存储器由9个字节组成，包含了8个连续字节，前面两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低8位，第二个字节是温度的高8位。第三个和第四个字节是温度高限TH和温度底限TL的暂存区，第五个字节是配置寄存器暂存区，第6、7、8、9字节是系统保留用，相当于DS18B20的运算内存，第9个字节是冗余校验字节。RAM内部字节分布如下图.存储器操作命令WriteScratchpad(写暂存存储器)【4EH】ReadScratchpad(读暂存存储器)【BEH】CopyScratchpad(复制暂存存储器)【48H】ConvertT(温度变换)【44H】RecallE(从新调整E)【B8H】ReadPowerSupply(读电源)【B4H】1、第0、1字节当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码的形式存放在高速暂存存储器的第0、1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。如下图所示。例如+125℃的数字输出为07D0H，十进制是2000，乘以0.0625就等于125℃。同样+25.0625℃的数字输出为0191H，十进制为401，乘以0.0625就得出25.0625℃了。-55℃的数字输出为FC90H，因为符号位为1，先将1111110010010000取反，得1101101111，再加一得1101110000，十进制为880，乘以0.0625就得55，为负值，即－55℃。2、第2、3字节第2字节为报警值高限TH，第3字节为报警值低限。DS18B20完成一次温度转换后，就拿温度值和存储在TH和TL中的值进行比较，因为这些寄存器是8位的，所以小数位被忽略不计。TH或TL的最高有效位直接对应16位温度寄存器的符号位。如果测得的温度高于TH或低于TL，器件内部就会置位一个报警标识。每进行一次测温就对这个标识进行一次更新。当报警标识置位时，DS18B20会对报警搜索命令有反应。这样就允许许多DS18B20并联在一起同时测温，如果某个地方温度超过了限定值。报警的器件就会被立即识别出来并读取。而不用读未报警的器件。3、第4字节第4字节的配置寄存器是用来设置DS18B20的工作模式和测量精度的，其内容如下图：低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下图所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）我们使用时可以跟据实际需要通过修改RAM第4字节的R0和R1的值来设置DS18B20的测量精度。需要保存这种设置时，还要用一条复制命令将RAM内的数据复制到EEPROM内。4、第5、6、7、8字节RAM的第5、6、7字节是器件的保留字节，就相当于器件内部转换运算时所用的内存。第8字节是循环冗余校验字节。它是前面8个字节的CRC值。起着对前面字节的校验作用。EEPROM只有三个字节，和RAM的第2、3、4字节的内容相对应，它的作用就是存储RAM第2、3、4字节的内容，以使这些数据在掉电后不丢失。可能通过几条命令将RAM的该3个字节内容复制到EEPROM或从EEPROM将该3个字节内容复制到RAM的第2、3、4字节去。因为我们从外部想改写报警值和器件的设置都是只对RAM进行操作的。要保存这些设置后的数据就还要用相应的命令将RAM的数据复制到EEPROM去。DS18B20的操作指令DS18B20是单总线器件，通讯协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0、读1。所有这些信号，除存在脉冲外，其余都是由总线控制器（单片机）发出的。根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成一次操作经过三个步骤：①要对DS18B20进行复位操作；②复位成功后发送一条ROM指令；③最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。主机（单片机）和DS18B20间的任何通讯都需要以初始化序列开始，初始化序列就是主机发出一个复位脉冲跟着检测一个DS18B20的存在脉冲，表明DS18B20已经准备好发送和接收数据。初始化序列见下图：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。接下来就是主机发出各种操作命令，但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。写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始作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，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在一开始拉低总线电平，1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的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。写时序图读时序图对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程。读时隙是从主机把单总线拉低之后，在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。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60us才能完成温度的转换：首先主机先作个复位操作，接着主机再写跳过ROM的操作（CCH）命令，然后然后主机接着写个转换温度的操作命令，后面释放总线至少一秒，让DS18B20完成转换的操作。在这里要注意的是每个命令字节在写的时候都是低字节先写，例如CCH的二进制为11001100，在写到总线上时要从低位开始写，写的顺序是“00110011”。整个操作的总线状态如下图。RAM内部温度数据的读取：同样，这个操作也要接照三个步骤。1、主机发出复位操作并接收DS18B20的应答（存在）脉冲。2、主机发出跳过对ROM操作的命令（CCH）。3、主机发出读取RAM的命令（BEH），随后主机依次读取DS18B20发出的从第0一第8，共九个字节的数据。如果只想读取温度数据，那在读完第0和第1个数据后就不再理会后面DS18B20发出的数据即可。同样读取数据也是低位在前的。整个操作的总线状态如下图：18B20软件操作过程开始初始化18B20跳过读序列号启动温度转化延时初始化跳过读序列号读取温度18B20初始化voidinit1820()//初始化1820（复位）{QB=1;//单片机复位delay1820(8);//延时QB=0;//拉低QB脚delay1820(80);//精确延时大于480usQB=1;//拉高总线delay1820(14);x=QB;//如果x=0则初始化成功否则则失败delay1820(20);}18B20读数据ucharread1820()//从1820读一个数{uchari=0,dat=0;for(i=8;i0;i--){QB=0;dat=1;QB=1;delay1820(3);if(QB)dat|=0x80;delay1820(5);}return(dat);}18B20写数据voidwrite1820(uchardat)//写入一个数{uchari=0;for(i=8;i0;i--){QB=0;QB=dat&0x01;delay1820(5);QB=1;dat=1;}}读出18B20数据voidData1820()//将温度读出{inta,b;uchartpx,tpz;init1820();//初始化write1820(0xCC);//跳过romwrite1820(0x44);//开始温度转化delay1820(100);//延时1秒init1820();//初始化write1820(0xCC);write1820(0xBE);//读存储器delay1820(100);//延时a=read1820();//读出低8位的值b=read1820();//读出高8位的值delay(5);tpz=b4|a4;//温度的整数部分tpx=((a4)/128*5);//温度的小数部分}