C51 - DS18B20

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1> 实验概述

实现51单片机，读写单个DS18B20，并将温度值通过串口输出；

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2> 硬件设计

DQ引脚必须有上拉电阻；

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3> DS18B20

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3.1> 原理框图

DS18B20 内部自带温度传感器，能将温度值转为2Byte的数据，提供单总线接口（1-Wire）；
主控制器可以通过简单命令进行读写，从而获取温度值；

自己理解：类似于DS18B20的这种功能模块，
他们如同大学食堂的每个窗口，你不需要了内部加工过程，只需简单的，说“老板，刀削面来一碗”这样的命令；

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3.2> 数据格式

温度分辨率：9~12位可选， 默认12位（0.0625°）；
温度测量范围：-55°~+125°；

0b’11111010000 = 2000;
2000 * 0.0625 = 125°

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4> 单总线（1-Wire）通讯协议

读DS18B20步骤：

Step 1: 初始化；
Step 2：发送ROM指令； // 确定主控制器与总线DQ上，挂的哪个DS18B20通讯；
Step 3：发送功能指令； // 具体执行动作；

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4.1> 初始化（复位）时序

初始化DS18B20， 确定DS18B20准备好；

空闲态： DQ保持高电平；
复位脉冲：主控制器将DQ拉低>=480us后，释放；
延时：DQ保持高电平，15~60us；
存在脉冲：DS18B20将DQ拉低60~240us，释放； // 表示准备好；

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4.2> 写-DS18B20时序

主控制器对DS18B20 ： 写‘0’

写0：将总线DQ拉低60~120us；

主控制器对DS18B20 ： 写‘1’

第1步：将DQ拉低0~15us；
第2步：将DQ拉高，释放总线；

！注意：写0与写1之间，需要间隔1us；

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4.3> 读-DS18B20时序

读‘0’

第1步：主控制器将DQ拉低>=1us；
第2步：主控制器将DQ拉高，释放总线；
第3步：DS18B20将DQ拉低，14us内释放总线；完成写0；
注意： 主控制器要读，只能在DS18B20拉低期间去采样；

读‘1’

第1步：主控制器将DQ拉低>=1us；
第2步：主控制器将DQ拉高，释放总线；
第3步：DS18B20将DQ拉高，14us内释放总线；完成写1；
注意： 主控制器要读，只能在DS18B20拉高期间去采样；

！注意：读DS18B20，采样时间段都是在前15us；

为什么后45us无效呢，DS18B20这么设计，可能是为了降低功耗；

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4.4> 命令

命令或数据，都是从最低有效位开始发送；
All data and commands are transmitted least significant bit(LSB) first over the 1-Wire bus.

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5> 程序设计

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5.1> 编程思路

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5.2> 代码实现

#include "bsp.h"//----------------------------------------------------------------------------//
// Hardware timing Level function                                             //
//----------------------------------------------------------------------------///*** @brief  DS18B20 initialization sequence* @param  None* @retval state*/
uchar8_t DS18B20_Init(void)
{uchar8_t i = 0;TEMP_DQ = 1;		// Keep DQ idle stateTEMP_DQ = 0;		Delay_10us(90);	    // >=480us		TEMP_DQ = 1;		// Release the TEMP_DQ					/* Detect DS18B20*/while (TEMP_DQ) {i++;if (i > 5) {return 1;	// failed}Delay_10us(2);	}return 0;			// successful
}/***	@brief MCU write 1Byte data to DS18B20 * @param dat 1byte data* @retval*/
void DS18B20_WriteByte(uchar8_t DataByte)
{uchar8_t i = 0;for (i = 0; i < 8; i++) {TEMP_DQ = 0;	     	 Delay_10us(1);				// 1~15usTEMP_DQ = DataByte & 0x01;	// LSB first over the TEMP_DQ bus;Delay_10us(8);				// 60~120USTEMP_DQ = 1;				// Relase TEMP_DQ bus;DataByte >>= 1;				// _nop_();}
}/***	@brief 	MCU Read 1Byte data from DS18B20* @param 	None* @retval*/
uchar8_t DS18B20_ReadByte(void)
{uchar8_t val = 0;uchar8_t temp = 0;uchar8_t i = 0;for (i= 0; i < 8; i++) {TEMP_DQ = 0;	// pulling the TEMP_DQ bus low for 1us; _nop_();TEMP_DQ = 1;	// Relase TEMP_DQ bus;_nop_();_nop_();	temp = TEMP_DQ;	// LSB first over the TEMP_DQ bus;	 1001 1101val = (val >> 1) | (temp << 7);	Delay_10us(6);	// 45us}	return val;
}void DS18B20_ChangTemp(void)
{DS18B20_Init();Delay_ms(1);DS18B20_WriteByte(0xcc);	// SKIP ROM		 DS18B20_WriteByte(0x44);	// CONVERT TDelay_ms(800);				
}void DS18B20_ReadTemp(void)
{	DS18B20_Init();Delay_ms(1);DS18B20_WriteByte(0xcc);	 // SKIP ROM	DS18B20_WriteByte(0xbe);	 // READ SCRATCHPAD
}//----------------------------------------------------------------------------//
// BSP Level function                                                         //
//----------------------------------------------------------------------------//float TEMP_Read(void)
{uchar8_t temp_H, temp_L;uchar8_t val = 0;unsigned int temp = 0;float t = 0;DS18B20_ChangTemp();			 DS18B20_ReadTemp();			temp_L = DS18B20_ReadByte();		temp_H = DS18B20_ReadByte();	temp = temp_L | (temp_H << 8);t = temp * 0.0625; printf("temp = %g °C\n\r", t);	 // Debugreturn t;
}

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6> 联调测试

设计一个，随时可以调用，并准确的定时器，思考这个问题；
目前程序的延时都是，估算；

测量波形时，捕捉us级别脉冲边沿时，可以先把示波器时间轴设置大，方便测量；