DIY方案——自己动手来做一个数字温度计吧

2018-01-05 17:21:22 来源:电子发烧友
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DS18B20是一款单总线可编程分辨率的数字温度计,详细内容可见中英文datasheet,笔者不在赘述。
 
很早就接触到的温度传感器,也相信每一个曾学习过嵌入式开发的人都用过,笔者在STM32F4上自码DS18B20驱动,有些小小心得:
 
DS18B20的控制流程
根据DS18B20的通信协议,DS18B20只能作为从机,而单片机系统作为主机,单片机控制DS18B20完成一次温度转换必须经过3个步骤:复位、发送ROM指令、发送RAM指令。每次对DS18B20的操作都要进行以上三个步骤。
 
复位过程为:单片机将数据线拉低至少480uS,然后释放数据线,等待15-60uS让DS18B20接收信号,DS18B20接收到信号后,会把数据线拉低60-240uS,主机检测到数据线被拉低后标识复位成功;
 
发送ROM指令:ROM指令表示主机对系统上所接的全部DS18B20进行寻址,以确定对那一个DS18B20进行操作,或者是读取某个DS18B20的ROM序列号。
 
发送RAM指令:RAM指令用于单片机对DS18B20内部RAM进行操作,如读取寄存器的值,或者设置寄存器的值。
 
具体的RAM和RAM指令请查阅DS18B20的数据手册。下面简单介绍:
 
1、ROM操作命令:DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口,必须在先完成ROM设定,否则记忆和控制功能将无法使用。一旦总线检测到从属器件的存在,它便可以发出器件ROM操作指令,所有ROM操作指令均为8位长度,主要提供以下功能命令:
 
1 )读ROM(指令码0X33H):当总线上只有一个节点(器件)时,读此节点的64位序列号。如果总线上存在多于一个的节点,则此指令不能使用。
2 )ROM匹配(指令码0X55H):此命令后跟64位的ROM序列号,总线上只有与此序列号相同的DS18B20才会做出反应;该指令用于选中某个DS18B20,然后对该DS18B20进行读写操作。
3 )搜索ROM(指令码0XF0H): 用于确定接在总线上DS18B20的个数和识别所有的64位ROM序列号。当系统开始工作,总线主机可能不知道总线上的器件个数或者不知道其64位ROM序列号,搜索命令用于识别所有连接于总线上的64位ROM序列号。
4 )跳过ROM(指令码0XCCH): 此指令只适合于总线上只有一个节点;该命令通过允许总线主机不提供64位ROM序列号而直接访问RAM,以节省操作时间。
5 )报警检查(指令码0XECH):此指令与搜索ROM指令基本相同,差别在于只有温度超过设定的上限或者下限值的DS18B20才会作出响应。只要DS18B20一上电,告警条件就保持在设置状态,直到另一次温度测量显示出非告警值,或者改变TH或TL的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内。储存在EEPROM内的触发器用于告警。
 
RAM指令
DS18B20有六条RAM命令:
1)温度转换(指令码0X44H):启动DS18B20进行温度转换,结果存入内部RAM。
2)读暂存器(指令码0XBEH):读暂存器9个字节内容,此指令从RAM的第1个字节(字节0)开始读取,直到九个字节(字节8,CRC值)被读出为止。如果不需要读出所有字节的内容,那么主机可以在任何时候发出复位信号以中止读操作。
3)写暂存器(指令码0X4EH): 将上下限温度报警值和配置数据写入到RAM的2、3、4字节,此命令后跟需要些入到这三个字节的数据。
4)复制暂存器(指令码0X48H):把暂存器的2、3、4字节复制到EEPROM中,用以掉电保存。
5)重新调E2RAM(指令码0XB8H):把EEROM中的温度上下限及配置字节恢复到RAM的2、3、4字节,用以上电后恢复以前保存的报警值及配置字节。
6)读电源供电方式(指令码0XB4H):启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU。对于在此命令送至DS18B20后所发出的第一次读出数据的时间片,器件都会给出其电源方式的信号。“0”表示寄生电源供电。“1”表示外部电源供电。
 
1.初始化时序要注意,笔者亲测,在MCU控制单总线为低电平240us即可(数据手册上要求至少480us)释放总线,等待60us后即可检测到到DS18B20返回的拉低单总线信号,此处,需注意至少应在此等待120us,否则可能会导致温度传感器无法正常工作。
 
 
2.初学者需注意时序,对于DS18B20的操作都必需经过三步:初始化,ROM命令(多为跳过指令0xCC),DS18B20功能命令。再次强调对其的每一个操作必须经过这三步,可阅读code加深理解。
 
3.在读取DS18B20时,注意顺序,DS18B20先发送低位,在字节读取时应当注意。
 
4.初学者应尝试实现对于DS18B20内部ROM的8位系列号(28H),和48位唯一序列号进行读取,以及修改温度传感器内部EEPROM的过温、低温报警值。
 
DS18B20驱动程序源代码如下:
#include 《ds18b20.h》
 
#include “delay.h”
 
#include “usart.h”
 
//ds18b20初始化
 
void init_ds18b20( void )
 
{
 
init_onewire_out();
 
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);
 
delay_us(480);
 
init_onewire_in();
 
delay_us(60);
 
if( !DQ_In)
 
{
 
delay_us(120);
 
}
 
}
 
//ds18b20 检测
 
void chack_ds18b20( void )
 
{
 
init_onewire_out();
 
GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_9);
 
delay_us(240);
 
init_onewire_in();
 
delay_us(60);
 
if( !DQ_In)
 
{
 
delay_us(80);
 
if( !DQ_In )
 
printf(“检测到DS18B20!\r\n”);
 
}
 
}
 
 
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