学习使用的开发板：STC89C52RC/LE52RC
编程软件：Keil5
烧录软件：stc-isp

开发板实图：

DS18B20

DS18B20在开发板位置如下：

模拟温度传感器是通过检测热敏电阻电压变化，通过模电转化，得到温度及温度变化。

DS18B20 是一种常见的数字温度传感器，数字温度传感器集成了模拟温度传感器芯片和控制电路，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

DS18B20 是由美信/达拉斯公司生产，相关特征如下：

• 测温范围：-55℃ ~ +125℃
• 通信接口：1-Wire（单总线）
• 可形成总线结构、内置温度报警功能、可寄生供电

其引脚及应用电路如下：

• VDD：内部芯片正极
• GND：内部芯片电源地，相当于负极
• DQ：单总线通信接口

因为要构成总线结构，所以DQ外接一颗上拉电阻，防止多设备通信可能造成的影响或损坏，详细可参看【51单片机】I2C总线 + AT24C02

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DS18B20 内部结构框图如下：

• 地址匹配：

64位激光ROM，只读存储器。
每一个 DS18B20 包括一个唯一的 64 位长的 ROM 编码。开始的8位是单线产品系列编码(DS1820 编码是 10h)。
接着的 48 位是唯一的系列号。
最后的8 位是开始 56 位 CRC(见下图)。
单线总线主机必须首先操作五种 ROM 操作命令之一:
1)Read ROM(读ROM)
2)Match ROM(配 ROM)
3)Search ROM(搜索 ROM)
4)Skip ROM(跳过 ROM)
5)Alarm Search(告警搜索)。
在成功地执行了 ROM 操作序列之后，DS1820特定的功能便可访问，然后总线上主机可提供六个存贮器和控制功能命令之一。

• Temperature Sensor：模拟温度传感器芯片，提供温度数据
• 地址控制逻辑：接收DQ通信接口输入的指令或命令，根据命令对暂存器和存储器进行操作
• 暂存器：高速暂存RAM。数据首先写入暂存器，此时可以被读回；当数据被校验之后，复制存储器的命令把数据传送到左侧的存储器，有助于确保存储器数据的完整性

存储器结构如下：

1-Wire 单总线介绍

• 单总线(1-Wire BUS) 是由达拉斯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 GDN 两根线

电路规范

设备的 DQ 均要配置成开漏输出模式，防止多设备通信可能造成的设备损坏

DQ 添加一个上拉电阻，阻值一般在 4.7KΩ左右，用于输出高电平

开漏输出和上拉电阻的介绍，参看【51单片机】I2C总线 + AT24C02

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

时序结构

初始化(通信开始)

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，之后从机释放总线

发送一位数据

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

接收一位数据

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

发送一个字节数据&接收一个字节数据

连续调用 8 次发送/接收一位的时序，低位在前

操作DS18B20

DS18B20有三种操作：

• 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

初始化对应时序结构的初始化操作
ROM指令 和 功能操作如下：

1)Read ROM(读ROM)
2)
3)Search ROM(搜索 ROM)
4)
5)Alarm Search(告警搜索)。

ROM指令

1. Search ROM：搜索 ROM
2. Read ROM：读 ROM
3. Match ROM：匹配 ROM
4. Skip ROM：跳过 ROM
5. Alarm Search：告警搜索

功能指令

1. Convert T：温度转变。控制模拟温度传感器获取温度，存储在存储器和暂存器中
2. Write Scratchpad：写暂存器
3. Read Scratechpad：读暂存器
4. Copy Scratechpad：将存储器的内容拷贝到暂存区
5. Recall E2：将暂存器的数据写入存储器
6. Read Power Supply：判断当前是电源供电还是寄生供电

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DS18B20 常用的数据帧如下：

• 温度变换：初始化 -> 跳过ROM -> 开始温度变换

• 温度读取：初始化 -> 跳过ROM -> 读暂存器 -> 连续的读操作

读数据的顺序按照暂存器存储数据的顺序

其中，前两个字节存储温度信息，LSB存储低8位，MSB存储高8位，格式如下：

使用 LSB 的低4位存储小数信息

编程实例 —— 温度显示

将温度显示在 LCD1602 液晶显示屏上

首先封装时序结构

One_Wire.c

初始化

/**
  * @brief		单总线初始化
  * @parm		无
  * @retval		从机响应  0表示响应，1表示无响应
  */
unsigned char OneWire_Init()
{
	unsigned char Ack = 1, i = 0;
	OneWire_DQ = 1;			//确保从高拉低
	OneWire_DQ = 0;			//主机拉低总线至少480us
	i = 227;while (--i);	//延迟490us左右
	OneWire_DQ = 1;			//释放总线
	i = 18;while (--i);		//等待45us
	Ack = OneWire_DQ;		//获取从机响应
	i = 227;while (--i);	//延迟490us左右
	return Ack;
}

发送数据

/**
  * @brief		发送一位数据
  * @parm		Bit:发送的数据位
  * @retval		无
  */
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i = 0;
	OneWire_DQ = 0;			//主机拉低总线
	i = 4;while (--i);		//延迟10us左右
	OneWire_DQ = Bit;		//如果Bit为1，表示释放总线，为0则继续拉低
	i = 25;while (--i);		//延迟50us左右
	OneWire_DQ = 1;
}

/**
  * @brief		发送一位数据
  * @parm		Bit:发送的数据位
  * @retval		无
  */
void OneWire_SendBit(unsigned char Bit)
{
	unsigned char i = 0;
	OneWire_DQ = 0;			//主机拉低总线
	i = 4;while (--i);		//延迟10us左右
	OneWire_DQ = Bit;		//如果Bit为1，表示释放总线，为0则继续拉低
	i = 25;while (--i);		//延迟50us左右
	OneWire_DQ = 1;
}

接收数据

/**
  * @brief		接收一位数据
  * @parm		无
  * @retval		接收的数据 范围：0/1
  */
unsigned char OneWire_ReceiveBit()
{
	unsigned char i, Bit;
	OneWire_DQ = 0;			//主机拉低总线
	i = 2;while (--i);		//等待5us左右
	OneWire_DQ = 1;			//主机释放总线
	i = 2;while (--i);		//等待5us左右
	Bit = OneWire_DQ;		//接收数据
	i = 25;while (--i);		//延迟50us左右
	return Bit;
}

/**
  * @brief		单总线接收字节数据(低位在前)
  * @parm		无
  * @retval		接收的数据
  */
unsigned char OneWire_ReceiveByte()
{
	unsigned char i, Byte = 0;
	for(i = 0; i < 8; ++i)
		if(OneWire_ReceiveBit())
			Byte |= (0x01 << i);
	return Byte;
}

注意！！！：因为单总线通信其中的时延较短且较严格，如果被中断打断，会导致传输数据错误。可以在每个时序结构前关闭中断EA = 0，时序结束后再打开中断EA = 1

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再封装 DS18B20的操作

DS18B20.c

温度转换

/**
  * @brief		温度转化一次
  * @parm		无
  * @retval		无
  */
void DS18B20_ConventT()
{
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);	//跳过ROM
	OneWire_SendByte(DS18B20_CONVENT_T);	//温度转化
}

读取温度

float DS18B20_ReadT()
{
	unsigned char HTemp, LTemp;
	int Temp = 0;
	float T;
	OneWire_Init();
	OneWire_SendByte(DS18B20_SKIP_ROM);			//跳过ROM
	OneWire_SendByte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD);	//读存储器
	LTemp = OneWire_ReceiveByte();				//低位
	HTemp = OneWire_ReceiveByte();				//高位
	Temp = (HTemp << 8) | LTemp;				//HTemp左移8为拼接在LTemp前
	T = Temp / 16.0;							//Temp右移4位
	return T;
}

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主程序——读取温度并显示在 LCD1602

#include <REGX52.h>
#include "LCD1602.h"
#include "DS18B20.h"
#include "Delay.h"

float Temp;

void main()
{
	
	DS18B20_ConventT();
	Delayms(1000);
	LCD_Init();
	LCD_ShowString(1, 1, "Temperature:");
    while(1)
    {
		DS18B20_ConventT();
        Temp = DS18B20_ReadT();
		if(Temp < 0)
		{
			LCD_ShowChar(2, 1, '-');
			Temp = -Temp;
		}
		else
			LCD_ShowChar(2, 1, '+');
		LCD_ShowNum(2, 2, Temp, 3);
		LCD_ShowChar(2, 5, '.');
		LCD_ShowNum(2, 6, (unsigned long)(Temp * 10000) % 10000, 4);
    }
}

完整项目链接：【51单片机】DS18B20温度显示

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