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(十二)51单片机----用DS18B20浅测一下工(江)西的室外温度

2023-02-18 15:49:59 时间

目录

DS18B20

DS18B20介绍

引脚及应用电路

内部结构框图

储存器结构

单总线

单总线介绍

电路规范

电源供电​

寄生供电

时序结构

操作流程

数据帧

温度存储格式

代码

运行效果


        今天我们要做的是一个温度计,因为江西这几天的温度太高了,所以就产生了去测一下室外温度的想法,所以我就在下午5点左右带着单片机去了室外,开始了测温。不过呆了一分钟不到就溜了,哈哈哈!

DS18B20

DS18B20介绍

  • DS18B20是一种常见的数字温度传感器,其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出,相比较于模拟温度传感器,具有功能强大、硬件简单、易扩展、抗干扰性强等特点
  • 测温范围:-55°C 到 +125°C
  • 通信接口:1-Wire(单总线)
  • 其它特征:可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄生供电

引脚及应用电路

        这是 DS18B20 的原理图,本身难度不大,主要就是关于单总线的知识,我们后面会详细介绍。

内部结构框图

  • 64-BIT ROM:作为器件地址,用于总线通信的寻址
  • SCRATCHPAD(暂存器):用于总线的数据交互
  • EEPROM:用于保存温度触发阈值和配置参数

        左边是上拉电阻,下方是有电源时走的线路,上方是DQ单总线走的线路。先通过一个ROM寻址,相当于大门的功能,然后是内存控制,相当于管家,再到RAM关联的设备,这大概就是内部的结构,在图中都有说明。 

储存器结构

单总线

单总线介绍

  • 单总线(1-Wire BUS)是由Dallas公司开发的一种通用数据总线
  • 一根通信线:DQ
  • 异步、半双工
  • 单总线只需要一根通信线即可实现数据的双向传输,当采用寄生供电时,还可以省去设备的VDD线路,此时,供电加通信只需要DQ和GND两根线

电路规范

  • 设备的DQ均要配置成开漏输出模式
  • DQ添加一个上拉电阻,阻值一般为4.7KΩ左右
  • 若此总线的从机采取寄生供电,则主机还应配一个强上拉输出电路

电源供电

寄生供电

时序结构

        初始化:主机将总线拉低至少480us,然后释放总线,等待15~60us后,存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机,之后从机将释放总线

        发送一位:主机将总线拉低60~120us,然后释放总线,表示发送0;主机将总线拉低1~15us,然后释放总线,表示发送1。从机将在总线拉低30us后(典型值)读取电平,整个时间片应大于60us

        接收一位:主机将总线拉低1~15us,然后释放总线,并在拉低后15us内读取总线电平(尽量贴近15us的末尾),读取为低电平则为接收0,读取为高电平则为接收1 ,整个时间片应大于60us

        发送一个字节:连续调用8次发送一位的时序,依次发送一个字节的8位(低位在前)

:有些同学可能觉得读和写如此相似,单片机怎么去区分是读还是写呢?其实单片机默认为写入,相当于课堂上默认老师先说话一样,然后给出相应的指令,才能读取,相当于老师让我们回答问题之后,学生才能说话一样。

        接收一个字节:连续调用8次接收一位的时序,依次接收一个字节的8位(低位在前)

操作流程

  • 初始化:从机复位,主机判断从机是否响应
  • ROM操作:ROM指令+本指令需要的读写操作
  • 功能操作:功能指令+本指令需要的读写操作

数据帧

温度存储格式

        以补码的形式存储,便于计算机进行计算,有不了解的同学可以去看我的数电笔记。计算转换的过程如下所示:

代码

        介绍完了硬件部分,我们接下来就来编写代码实现其功能吧!


首先是单总线的代码部分,如下所示:

// OneWire.c
#include <REGX52.H>

//DQ引脚定义
sbit OneWire_DQ=P3^7;

/**
  * @brief  单总线初始化
  * @param  无
  * @retval 从机响应位,0为响应,1为未响应
  */
unsigned char OneWire_Init(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char AckBit;
	OneWire_DQ=1;
	OneWire_DQ=0;
	i = 227;while (--i);		//@11.0592MHz Delay 500us
	OneWire_DQ=1; //释放
	i = 34;while (--i);			//Delay 80us
	AckBit=OneWire_DQ;		// 应答
	i = 227;while (--i);		//Delay 500us
	return AckBit;
}

/**
  * @brief  单总线发送一位
  * @param  Bit 要发送的位
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i;
	OneWire_DQ=0;
	i = 3;while (--i);			//Delay 10us
	OneWire_DQ=Bit;
	i = 22;while (--i);			//Delay 50us
	OneWire_DQ=1;
}

/**
  * @brief  单总线接收一位
  * @param  无
  * @retval 读取的位
  */
unsigned char OneWire_ReceiveBit(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Bit;
	OneWire_DQ=0;
	i = 2;while (--i);			//Delay 6us
	OneWire_DQ=1;
	i = 2;while (--i);			//Delay 6us
	Bit=OneWire_DQ;
	i = 22;while (--i);			//Delay 50us
	return Bit;
}

/**
  * @brief  单总线发送一个字节
  * @param  Byte 要发送的字节
  * @retval 无
  */
void OneWire_SendByte(unsigned char Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		OneWire_SendBit(Byte&(0x01<<i));
	}
}

/**
  * @brief  单总线接收一个字节
  * @param  无
  * @retval 接收的一个字节
  */
unsigned char OneWire_ReceiveByte(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char Byte=0x00;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		if(OneWire_ReceiveBit()){Byte|=(0x01<<i);}
	}
	return Byte;
}

然后是DS18B20的代码,如下所示:

// DS18B20.c
#include <REGX52.H>
#include "OneWire.h"

//DS18B20指令
#define DS18B20_SKIP_ROM			0xCC
#define DS18B20_CONVERT_T			0x44
#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 	0xBE

/**
  * @brief  DS18B20开始温度变换
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void DS18B20_ConvertT(void)
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVERT_T);
}

/**
  * @brief  DS18B20读取温度
  * @param  无
  * @retval 温度数值
  */
float DS18B20_ReadT(void)
{
	unsigned char TLSB,TMSB;
	int Temp;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);
	OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);
	TLSB=OneWire_ReceiveByte();
	TMSB=OneWire_ReceiveByte();
	Temp=(TMSB<<8)|TLSB;
	T=Temp/16.0; 	// 右移4位,取小数
	return T;
}

最后就是我们代码的主函数了,代码如下所示:

// main.c
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"

float T;

void main()
{
	DS18B20_ConvertT();		//上电先转换一次温度,防止第一次读数据错误
	Delay(1000);			//等待转换完成
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"Temperature:");
	while(1)
	{
		DS18B20_ConvertT();	//转换温度
		T=DS18B20_ReadT();	//读取温度
		if(T<0)				
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'-');	//显示负号
			T=-T;			//将温度变为正数
		}
		else				
		{
			LCD_ShowChar(2,1,'+');	//显示正号
		}
		LCD_ShowNum(2,2,T,3);		//显示温度整数部分
		LCD_ShowChar(2,5,'.');		
		LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(T*10000)%10000,4);//显示温度小数部分
	}
}

运行效果

        感觉温度应该还可以升,但是等不了了,30秒左右温度就到了44度,(刚出去的时候就有40多度)然后就先回去了,这还是下午5点,中午两点都不敢去尝试。(其实是还没睡醒,哈哈哈!)

https://live.csdn.net/v/embed/227757

测温