ds18b20与单片机如何通信的
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DS18B20的硬件原理——温度存储器
DS18B20的温度测量范围：-55~+125°C。
如上图所示，DS18B20温度存储器一共有两个字节。LSB低字节，MSB高字节。Msb字节高位，Lsb字节低位。图中的S表示的是符号位。
通过编程，DS18B20可实现最高12位的温度存储器。以补码的格式存储在寄存器中。
结合下面寄存器温度对应存储数值的表格，理解DS18B20温度存储器。
ps：二进制数最低位变化1，代表温度变化0.0625°C。
DS18B20与单片机通信
单片机可通过1-Wire协议与DS18B20通信，读取温度
1-Wire总线的硬件接口简单，时序复杂。
下面可根据DS18B20工作协议过程，了解其工作时序。
1)初始化
类似于I2C寻址。开始时，1-Wire总线也需检测总线上是否存在DS18B20器件。若存在，则总线根据时序要求返回一个低电平脉冲，若不存在，则无返回脉冲，即总线保持高电平。习惯上将这个动作称为检测存在脉冲。该动作除了有检测DS18B20器件的功能外，还有通知DS18B20做准备的作用。
下图是关于存在脉冲检测的时序图，以便直观感受时间与脉冲变化的关系。
图中可以看到，首先单片机拉低引脚，持续480 ~ 960μs。然后，单片机释放总线，即给总线高电平。DS18B20等待15 ~ 60μs，主动拉低这个引脚。60 ~ 240μ后，DS18B20主动释放总线。之后IO口被上拉电阻拉高。
2)ROM操作指令
类似于I2C，1-Wire总线也可挂多个器件。
该操作应用于一个总线上挂多个器件的情况下，对不同器件进行区分。
每个DS18B20内部都有一个唯一的64位长的序列号。序列号值存在于DS18B20内部的ROM中。其首8位是产品类型编码，末8位是CRC效验码，中间48位是每个器件的唯一序号。单片机可通过与DS18B20的通信，获取数据发送指令。这些指令相对复杂。应用不多。这里不介绍这部分，需要时可查看手册。
下面只介绍一个总线接一个器件的指令和程序。
Skip ROM：0XCC。当总线上只有一个器件时，可跳过ROM，不进行ROM检测。
3)RAM存储器操作指令。
这里介绍两条，其他有需要再查资料。
Read Scratchpad(读暂存寄存器)：0XBE。
注意：DS18B20温度数据有两个字节。读取数据时，每个字节从低位读起，先读低字节再读高字节。
Convert Temperature(启动温度转换)：0X44。
发送指令后，开始温度转换。这个过程需要一定时间，时长取决于DS18B20精度。温度数据用到的位数越高，精度越高，速度越慢。例子：9位模式与12位模式的最低变化值分别为0.5和0.0625，9位的转换速度更快。
下图为9位模式下的DS18B20温度转换时间表
其中寄存器R1和R0决定了转换的位数。他们的出厂设置默认值为11。即12位表示温度，最大转换时间750μs。启动转换后，至少要再等750μs才能读取温度。否则就有可能读错。
4)DS18B20的位写时序
下面是一张DS18B20写入操作的时序图：
当要给DS18B20写入0时，单片机拉低引脚。持续时间在60~120μs之间。
图中可见，单片机先拉低15μs之后，DS18B20会在15~60μs这个时间段读取这一位，典型值是在30μs时刻读取。持续时间超过60μs，DS18B20必定读取完毕。
当要给DS18B20写入1时，单片机拉低引脚。拉低时间>1μs，紧接着马上释放总线，即拉高引脚，持续时间>60μs。
ps：DS18B20时序较严格，写的过程中最好不要有中断，但是两个位之间的间隔处是例外，可以开启中断。
5)DS18B20的位读时序
当读取DS18B20数据时，单片机拉低引脚，至少保持1μs，然后释放引脚，释放完毕后要尽快读取。从拉低引脚到读取引脚状态不可超过15μs。
下面是DS18B20的操作代码(读写，检测脉冲，温度转换)
#include
#include
sbit IO_18B20 = P3^5; //DS18B20通信引脚
//软件延时函数，延时(t*10)μs
void Delay(unsigned char t)
{
do{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}while(--t);
}
//复位总线，获取存在脉冲，准备启动一次读写操作
bit Get18B20Ack()
{
bit ack;
EA = 0; //禁止中断
IO_18B20 = 0; //产生500微秒复位脉冲
Delay(50);
IO_18B20 = 1;
Deylay(60);
ack = IO_18B20; //读取存在脉冲
while(!IO_18B20); //等待存在脉冲结束
EA = 1; //重新使能总中断
return ack;
}
//向DS18B20写入一个字节，dat为待写入字节
void Write18B20(unsigned char dat)
{
unsigned char mask;
EA = 0; //禁止中断
for(mask = 0X01;mask!=0;mask<<=1) //低位在前，依次移出8个bit
{
IO_18B20 = 0; //产生2微秒低电平脉冲
_nop_();
_nop_();
if((mask&dat) == 0) //输出该bit值
IO_18B20 = 0;
else
IO_18B20 = 1;
Delay(6); //延时60微秒
IO_18B20 = 1; //拉高通信引脚
}
EA = 1; //重新使能总中断
}
//从DS18B2读取一个字节，返回值为读到的字节
unsigned char Read18B20()
{
unsigned char dat;
unsigned char mask;
EA = 0; //禁止总中断
for(mask = 0X01;mask != 0;mask <<= 1)//低位在先，依次采集8个bit
{
IO_18B20 = 0; //产生2微秒低电平脉冲
_nop_();
_nop_();
IO_18B20 = 1; //结束低电平脉冲，等待18B20输出数据
_nop_(); //延时2微秒
_nop_();
if(!IO_18B20) //读取通信引脚上的值
dat &= ~mask;
else
dat |= mask;
Delay(60); //再延时60微秒
}
EA = 1; //重新使能总中断
return dat;
}
//启动一次18B20温度转换，返回值为表示是否启动成功
bit Start18B20()
{
bit ack;
ack = Get18B20Ack(); //执行总线，获取18B20应答
if(ack == 0) //若18B20正确应答，则启动一次转换
{
Write18B20(0XCC); //跳过ROM操作
Write18B20(0X44); //启动一次温度转换
}
return ~ack; //ack=0表示操作成功，故取反返回值
}
//读取DS18B20转换的温度值，返回值为是否读取成功
bit Get18B20Temp(int *temp)
{
bit ack;
unsigned char LSB,MSB; //16bit温度值的高低字节
ack = Get18B20Ack(); //执行总线，获取18B20应答
if(ack == 0) //若18B20正确应答，则启动一次转换
{
Write18B20(0XCC); //跳过ROM操作
Write18B20(0XBE); //发送读命令
LSB = Read18B20(); //读温度值的低字节
MSB = Read18B20(); //读温度值的高字节
*temp = ((int)MSB<<8)+LSB;//合并成为16bit整型数
}
return ~ack;//ack=0表示操作成功，故取反返回值
}
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