DS18B20温度传感器使用介绍
DS18B20温度传感器
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(VCC都不用接,直接信号线加GND线就可以通信)
模拟温度传感器:热敏电阻,可通过温度的变化改变电阻值,一般再接一个分压电阻,串联到VCC和GND之间,需要用AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号才能供单片机使用
DS18B20内部集成了模拟温度传感器所需的电路,其内部也相当于有个小芯片,将模拟信号处理成数字信号后存到RAM中,再通过引脚,将信号传给单片机使用
引脚及应用电路
引脚 | 功能 |
---|---|
VDD | 电源(3.0V ~ 5.5V) |
GND | 电源地 |
DQ | 单总线接口 |
内部结构框图
- 如果使用寄生供电,则需要外加强上拉驱动
- VDD电源检测,当没有接VCC时,会调整内部状态,使用寄生供电方式
- 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
存储器结构
DS18B20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
ROM指令 | 功能指令 |
---|---|
SEARCH ROM [F0h](搜索ROM) | CONVERT T [44h](温度变换,启动温度传感器读取温度放到RAM中) |
READ ROM [33h](读ROM) | WRITE SCRATCHPAD [4Eh](写RAM,加某个地址后,把数据写入到RAM中) |
MATCH ROM [55h](匹配ROM,发送该指令后会紧接着发送ROM地址,用于多个设备) | READ SCRATCHPAD [BEh](读RAM,可以只读取RAM前两位的温度值,后续的不读取) |
SKIP ROM [CCh](跳过ROM,只有一个设备时使用) | COPY SCRATCHPAD [48h](复制暂存器,调用该指令后会将RAM Byte2,3,4的值写入到EEPROM中,掉电不丢失) |
ALARM SEARCH [ECh](报警ROM) | RECALL E2 [B8h](将EEPROM的值读取到RAM对应地址处) |
READ POWER SUPPLY [B4h](判断是否是寄生供电) |
DS18B20数据帧
温度变换:初始化→跳过ROM →开始温度变换
#include "OneWire.h" //该头文件在单总线部分#define SKIP_ROM 0xCC
#define CONVERT_T 0x44
#define READ_SCRATCHPAD 0xBE
/*** @brief DS18B20温度转换,即将温度传感器的值读入到RAM中* @param无* @retval无*/
void DS18B20_ConvertT(void)
{OneWire_Init();OneWire_SendByte(SKIP_ROM); //单总线发送一个字节地址OneWire_SendByte(CONVERT_T);
}
温度读取:初始化→跳过ROM →读暂存器→连续的读操作
/*** @brief读取温度供main函数使用* @param无* @retval返回浮点型的温度值*/
float DS18B20_ReadT()
{unsigned char TLSB,TMSB;unsigned int temp;float T;OneWire_Init();OneWire_SendByte(SKIP_ROM);OneWire_SendByte(READ_SCRATCHPAD);TLSB = OneWire_ReceiveByte(); //接收温度低位TMSB = OneWire_ReceiveByte(); //接收温度高位temp = (TMSB<<8)|TLSB; //组成一个16位的数值/*因为LS BYTE的最低位应该是BIT4,BIT3~0都是小数位,而temp的值是把小数位当成了整数了导致整个有效数值向左移动了4位,要将4位小数也显示出来,temp就要除以16.0,因为不是除以16,所以小数位也是保留了下来*/T = temp /16.0;return T;
}
温度存储格式
温度数据都是以补码的形式存储的,读取时要进行转换,特别是负数
实例所用的知识点:
1.动态扫描按键,一直按着按键不放,DS18B20依然能检测温度并显示
2.最高值和最低值存储在E2PROM中,断电后仍能读取
main函数中使用
#include <REGX52.H>
#include "DS18B20.h"
#include "LCD1602.h"
unsigned char receive;
float temperature;void main()
{LCD_Init();LCD_ShowString(1,1,"Temperature");DS18B20_ConvertT(); //先进行温度转换Delay1ms(1000); //延时1秒,避免下面读取温度时会闪一下出现默认的温度值while(1){DS18B20_ConvertT(); //在循环中不断进行温度转换,将温度值读到DS18B20的RAM中temperature = DS18B20_ReadT(); //从RAM中读读取温度值if(temperature < 0) //如果温度是负数{LCD_ShowChar(2,1,'-');temperature = -temperature; //转为正数}else{LCD_ShowChar(2,1,'+');}LCD_ShowNum(2,2,temperature,3);LCD_ShowChar(2,5,'.');/*因为要在LCD1602上显示小数,但没有显示小数的函数,且小数也不能通过求余得出,所以要将数值乘以10000,强转为unsigned long,再求余10000,得出小数部分,整数和小数分开显示(如果想输出两位小数,则*100后%)*/LCD_ShowNum(2,6,(unsigned long)(temperature*10000)%10000,4);}
}
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