51單片機DS18B20溫度傳感器及數碼管顯示溫度

大家好，今天給大家帶來的代碼及原理解釋是，在51單片機在接收DS18B20溫度傳感器資料，并且在數碼管上實時顯示溫度

DS18B20作用

								我們常用的DS18B20長什么樣呢

它一共有3個角，分別是
GND(接地）
DQ（資料總線，與單片機的一個IO口相連）
Vdd（電源供應）

我使用的單片機是清翔的V3.21 單片機，采用的芯片是STC89C52

DS18N20的電路原理圖

因此，我會在C語言中用 sbit DS = P2^2 宣告這個IO口叫做DS（DS18B20的資料總線），也就是我們可以寫DS為 1或0 來控制它為低電平還是高電平

傳感器輸出的信號不可能是一個我們人類一眼就看的出的十進制數字，因此，我們需要將DS18B20輸出的數字信號轉換成一個十進制數字，讓我們人類看的懂

那么，我們應該怎樣去讀出DS18B20的數字信號呢，前提當然是我們首先得發出指令，讓DS18B20知道我們要讓它做什么

怎么讀取DS18B20的“1”和“0”

DS18B20采用1-wire Bus（單總線時序），與之前的I2C和SPI（ADDA中光敏電阻和熱敏電阻）不同，它只有一條線，因此，我們在給DS18B20發出和接收信號時，任何時序都必須非常嚴格以確保讀出資料的準確，對我個人而言，SPI總線讓我覺得非常舒服，因為它只有三個函式（89C52），雖然1-wire也只有三個函式，但它有非常嚴格的時序要求，寫或讀data要多少微秒以內才可以成功不出差錯運行等等，待會大家就明白為什么了

我先給大家看三個步驟，然后告訴大家怎么在C語言上實作這三個步驟

1. 初始化DS18B20
2. 寫入ROM操作指令（在初學中我們一般只使用忽略ROM指令）
3. 寫入DS18B20功能指令（一般用溫度準換指令和讀取快速暫存器指令）

如何初始化DS1820呢

bit DSInit()
{
  bit i;
  DS = 1;
  _nop_();
  DS = 0;
  delay_us(75);//拉低總線499.45us延時，在DQ總線上的DS18B20全部被復位
  DS = 1; //釋放總線
  delay_us(4);  //37.95us
  i = DS;
  delay_us(20);   //141.95us,等待18b回傳低電平存在信號
  DS = 1;//釋放總線
  _nop_();
  return (i);
}
//us執行函式，執行一次us所需6.5us進入一次11.95us
void delay_us(uchar us)
{
  while(us--);
}

圖為初始化時序

初始化時序里面包含了復位DS18B20和接收DS218B20的存在信號

主機和DS18B20做任何通訊前都需要對其初始化，初始化期間，總線控制器拉低總線并保持480us以上，掛在總線上的器件將被復位，然后釋放總線，等到15-60us，此時18B20將回傳一個60-240us的低電平存在信號，我們需要等待60-240us，來接收完這個低電平存在信號
如何進行寫時序和讀時序操作

void DSWriteByte(uchar dat)    //總線每次只能寫一位進去
{
  uchar i;
  for(i = 0;i<8;i++)
  {
    DS = 0;   //下拉總線
    _nop_();    //產生一點時序
    DS = dat & 0x01;    //0x01  00000001
    delay_us(10);   //76.95us
    DS = 1;   //上拉總線
    _nop_();
    dat >>= 1;    //dat右移一位
  }
}
//讀一個位元組
uchar DSReadByte()
{
  uchar i,dat,j;
  for(i = 0;i<8;i++)
  {
    DS = 0;
    _nop_();    //產生讀時序
    DS = 1;     //釋放總線
    _nop_();
    j = DS;
    delay_us(10);   //76.95us
    DS = 1;
    _nop_();
    dat = ((j<<7)|(dat>>1) );
  }
  return (dat);
}

圖為寫時序和讀時序

1. 寫時序分為寫0時序和寫1時序
2. 總線控制器通過控制單總線高低電平持續時間從而把邏輯1或0寫DS18B20中，
3. 總線控制器要產生一個寫時序，必須將總線拉低最少1us，產生寫0時序時總線必須保持低電平60~120us之間，然后釋放總線，產生寫1時序時在總線產生寫時序后的15us內允許把總線拉高，注意：2次寫周期之間至少間隔1us（完成一個for回圈大概就1us）
4. 各位謹記上拉總線電壓來釋放總線
5. 每一次 DS18B20 的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少步驟或是順序混亂，器件
   將不會回傳值，例如這樣的順序：發起 ROM 搜索指令[F0h]和報警搜索指令[ECh]
   之后，總線控制器必須回傳步驟 1，

因為我本身也是一個初學者，所以我對SPI總線和I2C還有UART串口通信，還比較模糊，我也建議各位認真，并且重復揣摩芯片手冊，或者能讀懂芯片手冊，按照芯片手冊來寫出我們想要的效果，這樣，我覺得我們才能成為一名合格的單片機學習者

怎么讓數碼管顯示在單片機的數碼管上

這里就直接給大家上代碼吧！

代碼很長，但希望大家能夠仔細對照著時序圖閱讀

/*DS18B20只在一根通信線上 1-Wire
只有唯一的64位序列碼儲存在板載ROM（方便識別DS18B20）
12位解析度對應為0.0625度*/
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int

//共陰數碼管段選表0-9
uchar code SMGduan[]= {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F,};
//數碼管位選碼
uchar code SMGwei[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7};

sbit DS = P2^2;     //DS18B20  DQ資料角
sbit DU= P2^6;
sbit WE = P2^7;

void delay_us(uchar);
/*1.初始化
  2.ROM操作指令
  3.功能指令*/

/*if i == 0 那么18b20在總線上并且準備就緒*/
bit DSInit()
{
  bit i;
  DS = 1;
  _nop_();
  DS = 0;
  delay_us(75);//拉低總線499.45us延時，在DQ總線上的DS18B20全部被復位
  DS = 1; //釋放總線
  delay_us(4);  //37.95us
  i = DS;
  delay_us(20);   //141.95us,等待18b回傳低電平存在信號
  DS = 1;//釋放總線
  _nop_();
  return (i);
}
//寫一個位元組
void DSWriteByte(uchar dat)    //總線每次只能寫一位進去
{
  uchar i;
  for(i = 0;i<8;i++)
  {
    DS = 0;   //下拉總線
    _nop_();    //產生一點時序
    DS = dat & 0x01;    //0x01  00000001
    delay_us(10);   //76.95us
    DS = 1;   //上拉總線
    _nop_();
    dat >>= 1;    //dat右移一位
  }
}
//讀一個位元組
uchar DSReadByte()
{
  uchar i,dat,j;
  for(i = 0;i<8;i++)
  {
    DS = 0;
    _nop_();    //產生讀時序
    DS = 1;     //釋放總線
    _nop_();
    j = DS;
    delay_us(10);   //76.95us
    DS = 1;
    _nop_();
    dat = ((j<<7)|(dat>>1) );
  }
  return (dat);
}
//us執行函式，執行一次us所需6.5us進入一次11.95us
void delay_us(uchar us)
{
  while(us--);
}
void display(uint i)
{
	uchar b, s, g;
	static uchar wei;
	b = i / 100;
	s = i % 100 / 10;
	g = i % 10;
	P0 = 0XFF;//清除斷碼
	WE = 1;//打開位選鎖存器
	P0 = SMGwei[wei];
	WE = 0;//鎖存位選資料
	P0 = 0XFF;//清除斷碼
	switch(wei)
	{
		case 0: DU = 1; P0 = SMGduan[b]; 	DU = 0; break;
		case 1: DU = 1; P0 = SMGduan[s]|0x80; 	DU = 0; break;
		case 2: DU = 1; P0 = SMGduan[g]; 	DU = 0; break;
	}
	wei++;
	if(wei == 3)
		wei = 0;
}
void main()
{
  uchar L,M;
	uint i;
  while(1)
  {
    DSInit();   //初始化
    DSWriteByte(0xcc);    //發送忽略ROM指令
    DSWriteByte(0x44);    //發送完指令后，DS18B20開始轉換并且存盤到高速暫存器
    DSInit();
    DSWriteByte(0xcc);    //發送忽略ROM指令
    DSWriteByte(0xbe);    //讀取DS18B20暫存器指令
    LSB = DSReadByte();   //讀取LS BYTE
    MSB = DSReadByte();   //讀取MS BYTE
    i = M;
    i<<=8;
    i |= L;		//效果為	假設M為00000111 左移八位變為 0000011100000000（<<自動補全0）然后或上L，相當于M+L 
    i = i*0.0625*10 +0.5;   //+0.5 為了四舍五入，因為if為int型，自動拋掉小數點后面
		display(i);
  }
}

大家有不懂的都可以私信博主！

代碼成功運行圖：  				 坐標蘇州，室內溫度20度左右