DS18B20是美信公司的一款温度传感器，单片机可以通过1-Wire和DS18B20进行通信，最终将温度读出。1-Wire总线的硬件接口很简单，只需要把18B20的数据引脚和单片机的一个IO口接上就可以通信。硬件的简单，随之而来的，就是软件时序的复杂。1-Wire总线的时序比较复杂，很多同学在这里独立看时序图都看不明白，所以这里还要带着大家来研究18B20的时序图。我们先来看一下DS18B20的硬件原理图，如图1所示。
图7 DS18B20位读取时序
当要读取DS18B20的数据的时候，我们的单片机首先要拉低这个引脚，并且至少保持1us的时间，然后释放引脚，释放完毕后要尽快读取。从拉低这个引脚到读取引脚状态，不能超过15us。大家从图7可以看出来，主机采样时间，也就是MASTERSAMPLES，是在15us之内必须完成的，读取一个字节数据的程序如下。
unsignedcharRead18B20(void)//从DS18B20读取一个字节数据
{
unsignedchardat;
unsignedcharmask;
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2us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2us
_nop_();
if(!IO_18B20)//读取通信引脚上的值
dat&=~mask;
else
dat|=mask;
DelayX10us(6);//再延时60us
}
EA=1;//重新使能总中断
returndat;
}
DS18B20所表示的温度值中，有小数和整数两部分。常用的带小数的数据处理方法有两种，一种是定义成浮点型直接小数整数处理，第二种是定义成整型，然后把小数和整数部分分离出来，在合适的位置点上小数点即可。我们在程序中使用的是第二种方法，下面我们就写一个程序，将我们读到的温度值显示在1602液晶上，并且保留一位小数数字。
/***********************lcd1602。c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
#defineLCD1602_DBP0
sbitLCD1602_RS=P1^0;
sbitLCD1602_RW=P1^1;
sbitLCD1602_E=P1^5;
voidLcdWaitReady()//等待液晶准备好
{
unsignedcharsta;
LCD1602_DB=0xFF;
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=1;
do
{
LCD1602_E=1;
sta=LCD1602_DB;//读取状态字
LCD1602_E=0;
}while(sta&0x80);//bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止
}
voidLcdWriteCmd(unsignedcharcmd)//写入命令函数
{
LcdWaitReady();
LCD1602_RS=0;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_DB=cmd;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
voidLcdWriteDat(unsignedchardat)//写入数据函数
{
LcdWaitReady();
LCD1602_RS=1;
LCD1602_RW=0;
LCD1602_DB=dat;
LCD1602_E=1;
LCD1602_E=0;
}
voidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,constunsignedchar*str)//显示字符串，屏幕起始坐标(x,y)，字符串指针str
{
unsignedcharaddr;
//由输入的显示坐标计算显示RAM的地址
if(y==0)
addr=0x00+x;//第一行字符地址从0x00起始
else
addr=0x40+x;//第二行字符地址从0x40起始
//由起始显示RAM地址连续写入字符串
LcdWriteCmd(addr|0x80);//写入起始地址
while(*str!="\0")//连续写入字符串数据，直到检测到结束符
{
LcdWriteDat(*str);
str++;
}
}
voidLcdInit()//液晶初始化函数
{
LcdWriteCmd(0x38);//16*2显示，5*7点阵，8位数据接口
LcdWriteCmd(0x0C);//显示器开，光标关闭
LcdWriteCmd(0x06);//文字不动，地址自动+1
LcdWriteCmd(0x01);//清屏
}
/***********************DS18B20。c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
sbitIO_18B20=P3^2;//DS18B20通信引脚
voidDelayX10us(unsignedchart)//软件延时函数，延时时间(t*10)us
{
do{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}while(--t);
}
bitGet18B20Ack(void)//复位总线，获取存在脉冲，以启动一次读写操作
{
bitack;
EA=0;//禁止总中断
IO_18B20=0;//产生500us复位脉冲
DelayX10us(50);
IO_18B20=1;
DelayX10us(6);//延时60us
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
returnack;
}
voidWrite18B20(unsignedchardat)//向DS18B20写入一个字节数据
{
unsignedcharmask;
EA=0;//禁止总中断
for(mask=0x01;mask!=0;mask<<=1)//低位在先，依次移出8个bit
{
IO_18B20=0;//产生2us低电平脉冲
_nop_();
_nop_();
if((mask&dat)==0)//输出该bit值
IO_18B20=0;
else
IO_18B20=1;
DelayX10us(6);//延时60us
IO_18B20=1;//拉高通信引脚
}
EA=1;//重新使能总中断
}
unsignedcharRead18B20(void)//从DS18B20读取一个字节数据
{
unsignedchardat;
unsignedcharmask;
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2us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2us
_nop_();
if(!IO_18B20)//读取通信引脚上的值
dat&=~mask;
else
dat|=mask;
DelayX10us(6);//再延时60us
}
EA=1;//重新使能总中断
returndat;
}
bitStart18B20()//启动一次18B20温度转换，返回值代表是否启动成功
{
bitack;
ack=Get18B20Ack();//执行总线复位，并获取18B20应答
if(ack==0)//如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，所以返回值为其取反值
}
bitGet18B20Temp(int*temp)//读取DS18B20温度值，返回值代表是否读取成功
{
bitack;
unsignedcharLSB,MSB;//16bit温度值的低字节和高字节
ack=Get18B20Ack();//执行总线复位，并获取18B20应答
if(ack==0)//如18B20正确应答，则读取温度值
{
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;//合成为16bit整型数
}
return~ack;//ack==0表示操作应答，所以返回值为其取反值
}
/***********************main。c文件程序源代码*************************/
#include<reg52.h>
bitflag1s=0;//1s定时标志
unsignedcharT0RH=0;//T0重载值的高字节
unsignedcharT0RL=0;//T0重载值的低字节
voidConfigTimer0(unsignedintms);
unsignedcharIntToString(unsignedchar*str,intdat);
externbitStart18B20();
externbitGet18B20Temp(int*temp);
externvoidLcdInit();
externvoidLcdShowStr(unsignedcharx,unsignedchary,constunsignedchar*str);
voidmain()
{
bitres;
inttemp;//读取到的当前温度值
intintT,decT;//温度值的整数和小数部分
unsignedcharlen;
unsignedcharstr[12];
LcdInit();//初始化液晶
Start18B20();//启动DS18B20
ConfigTimer0(10);//T0定时10ms
EA=1;//开总中断
while(1)
{
if(flag1s)//每秒更新一次温度
{
flag1s=0;
res=Get18B20Temp(&temp);//读取当前温度
if(res)//读取成功时，刷新当前温度显示
{
intT=temp>>4;//分离出温度值整数部分
decT=temp&0xF;//分离出温度值小数部分
len=IntToString(str,intT);//整数部分转换为字符串
str[len++]=".";//添加小数点
decT=(decT*10)/16;//二进制的小数部分转换为1位十进制位
str[len++]=decT+"0";//十进制小数位再转换为ASCII字符
while(len<6)//用空格补齐到6个字符长度
{
str[len++]="";
}
str[len]="\0";//添加字符串结束符
LcdShowStr(0,0,str);//显示到液晶屏上
}
else//读取失败时，提示错误信息
{
LcdShowStr(0,0,"error!");
}
Start18B20();//重新启动下一次转换
}
}
}
unsignedcharIntToString(unsignedchar*str,intdat)//整型数转换为十进制字符串，返回值为转换后的字符串长度
{
signedchari;
unsignedcharlen=0;
unsignedcharbuf[6];
if(dat<0)//如果为负数，首先取绝对值，并添加负号
{
dat=-dat;
*str++="-";
len++;
}
for(i=0;i<=4;i++)//由低到高转换为十进制位
{
buf[i]=dat%10;
dat/=10;
}
for(i=4;i>=1;i--)//查找有效数字最高位，以忽略更高位的‘0’
{
if(buf[i]!=0)
{
break;
}
}
for(;i>=0;i--)//有效数字位转换为ASCII码
{
*str++=buf[i]+"0";
len++;
}
*str="\0";//添加字符串结束符
returnlen;//返回字符串长度
}
voidConfigTimer0(unsignedintms)//T0配置函数
{
unsignedlongtmp;
tmp=11059200/12;//定时器计数频率
tmp=(tmp*ms)/1000;//计算所需的计数值
tmp=65536-tmp;//计算定时器重载值
tmp=tmp+12;//修正中断响应延时造成的误差
T0RH=(unsignedchar)(tmp>>8);//定时器重载值拆分为高低字节
T0RL=(unsignedchar)tmp;
TMOD&=0xF0;//清零T0的控制位
TMOD|=0x01;//配置T0为模式1
TH0=T0RH;//加载T0重载值
TL0=T0RL;
ET0=1;//使能T0中断
TR0=1;//启动T0
}
voidInterruptTimer0()interrupt1//T0中断服务函数
{
staticunsignedchartmr1s=0;
TH0=T0RH;//定时器重新加载重载值
TL0=T0RL;
tmr1s++;
if(tmr1s>=100)//定时1s
{
tmr1s=0;
flag1s=1;
}
