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* 文件: ds18b20.c
* 功能: AVR微控制器 VS 温度芯片DS18B20(TO-92)
* 工具: WinAVR20040404(AVR-GCC)
* 作者: 孤欲化境(qjy_dali)
* E-mail: qjy_dali@sohu、com
* 日期: 6/02/2004
* 版本: 1.41
* 声明: 你可随意地拷贝，复制或修改这个程序，但请你注明
* 你的修改。本作者不对这个程序的后果负责，无论是明
* 确的，还是隐含的(^_^)。自由软件不是万能的，但它
* 的确是令人振奋的。支持一下GCC!!!
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*/
#ifndef _DS18B20_C_
#define _DS18B20_C_
/* 我的一线温度芯片DS18B20被连接到AVR微控制器ATmega8
* -16PI(PDIP28)的PD3(INT1)引脚，但是我只是用了PD3功能而
* 没有使用中断INT1功能。DS18B20(TO-92)的连接如下：
* +-------------+-------------------------------------+
* | Pin-1(GND) | GND(ground) |
* +-------------+-------------------------------------|
* | Pin-2(DQ) | 通过240欧姆的电阻连接到ATmega8的 |
* | | PD3引脚，同时用一个3K的电阻上拉到 |
* | | VCC(5V)。 |
* +-------------+-------------------------------------+
* | Pin-3(VD) | GND(ground) |
* +-------------+-------------------------------------+
* 说明：很显然，我采用的是"总线窃电"模式，这是DS-
* 18B20数据手册认可的工作模式之一。串联240欧姆电阻的用意
* 是为了防止有缺陷的用户程序损坏DS18B20的可能性。例如，
* 如果用户没有正确地用OC(集电极开路)或OD(漏极开路)结构去
* 驱动DS18B20，而是错误地选择了推挽式结构，则DS18B20会立
* 即或在"被虐待"一段时间后"死翘翘"(^_^)。当然，240欧姆的
* 取值未必是最恰当的，设计者可自己去优化。这需要设计者仔细
* 阅读数据手册。
*
* 此外，我采用了DS18B20的默认精度(12位)，并未修改，我
* 也没有使用它的其它功能。简而言之，这只是一个简单的读取温度
* 的实例。用户可以自己去改进，自己去研究数据手册(我并未完全
* 看，只看了想看的一点点 ^_^ )。但是我可以肯定一点，这个程
* 序我是实践过的!并且成功地读取了温度值!
*
* 请注意我是如何驱动DS18B20的：我是用AVR的方向寄存器
* 而不是输出端口寄存器! 同时预先在输出端口寄存器中写入0。
* 这实际上相当于一个三态门：只不过输入被接地，使它成了一
* 个OC门，使能端成了这个OC门的实际输入!
*
* 1-wire总线的电气特性与I2C总线相似，具有线与功能，所
* 以，总线上的任一设备都可在合适的时间强行拉低总线，但是总线
* 要呈现高电平，则必须是每一个设备都释放了总线。就像我下面的
* 宏DQ_TO_1()，它只是释放了总线，但不是说总线一定被强行驱动
* 至高电平，总线的高电平是由上拉电阻实现的。
*/
#define DQ_18B20 (1<<3) // PD3
#define DQ_TO_0() (DDRD |= DQ_18B20) // PD3='0'
#define DQ_TO_1() (DDRD &= ~DQ_18B20) // PD3='float'
#define DQ_status() (PIND & DQ_18B20) // read PD3 pin
/* 请认真检查你的AVR微控制器的时钟频率! 特别注意：频率
* 定义的单位是MHz! 并且请使用浮点数! 假如你的晶振是12MHz，
* 你应该写成12.0000或12.0之类。
* 我的实验电路的晶振是：11.0592MHz
*/
#ifndef CPU_CRYSTAL
#define CPU_CRYSTAL (11.0592)
#endif
/* 请包含WinAVR系统提供的延时头文件"delay.h"，其中给出
* 两个延时模块，我用16位的那个(16-bit count, 4 cycles/l-
* oop.)，细节请看这个头文件。
*/
#define wait_us(us) _delay_loop_2((INT16U)((us)*CPU_CRYSTAL/4))
/*---------------- 函数原型声明 ------------------*/
// 1个初始化模块
void ds18b20_config(void); // 配置端口
// 3个基本模块
BOOL ds18b20_reset(void); // 复位DS18B20
void ds18b20_write(INT8U dat); // 写字节到DS18B20
INT8U ds18b20_read(void); // 读字节从DS18B20
// 2个应用模块
void convert_T(void); // 启动温度转换
INT16U read_T(void); // 读取转换值
/*-------------------------------------------------------
* 配置(使能)AVR与DS18B20的接口
*/
void ds18b20_config(void)
{
DDRD &= ~DQ_18B20; // 输入模式(上电时为高电平)
PORTD &= ~DQ_18B20; // 输出锁存器写0，以后不再更改
}
/*-------------------------------------------------------
* 复位1-wire总线，并探测是否有温度芯片DS18B20(TO-92
* 封装)挂在总线上，有返回SUCC，没有返回FAIL
*/
BOOL ds18b20_reset(void)
{
BOOL bus_flag;
DQ_TO_0(); // 设置1-wire总线为低电平(占领总线)...
/* 现在延迟480us~960us, 与硬件密切相关，但应尽可能选小值(480us)，
把抖动留给系统(比如在延迟期间发生中断导致延迟变长)。
*/
wait_us(490); // 490us
cli(); // 下面这段时间要求比较严格，为保险起见，关中断
DQ_TO_1(); // 设置1-wire总线为高电平(释放总线)
/* 这个浮点数是由编译器计算好的，而不是由你的MCU在运行时临时计算的，
所以不会占用用户MCU的时间，不必担心(看看前面的宏你就可以确定了)
*/
wait_us(67.5); // 最佳时间: 60us+7.5us!(忙延时，只是一种策略)
// 探测总线上是否有器件
if(DQ_status()) bus_flag=FAIL; // 复位单总线但没有发现有器件在线
else bus_flag=SUCC; // 复位单总线并发现有器件在线
sei(); // 退出临界代码区(开中断)
/* 保证Master释放总线的时间(不是说总线处于高电平的时间)不小于
480us即可，这一时间从读总线状态之前就开始了，所以这里把这个
时间计算在内。在Master释放总线的前半段，也是被动器件声明它
们在线之时。
*/
wait_us(490-67.5); // 490-67.5us
return(bus_flag);
}
/*--------------------------------------------------------
* 写命令或数据到温度芯片DS18B20(发送一个字节)
*/
void ds18b20_write(INT8U dat)
{
INT8U count;
// 每个字节共8位，一次发一位
for(count=0; count<8; count++) {
cli(); // 保证绝对不会发生中断!
DQ_TO_0(); // 设置1-wire总线为低电平
wait_us(2); // about 2us
if(dat&0x01) DQ_TO_1(); // 并串转换，先低位后高位
else DQ_TO_0();
dat >>= 1; // 下一位做好准备
// 60us~120us(实际不能到120us, 因为其它语句也用时间了!)
wait_us(62); // 62us
DQ_TO_1();
sei(); // 恢复系统中断
wait_us(2); // 2us
}
}
/*---------------------------------------------------------
* 从温度芯片DS18B20读配置或数据(接收一个字节)
*/
INT8U ds18b20_read(void)
{
INT8U count,dat;
dat = 0x00; // 数据接收准备
// 每个字节共8位，一次收一位
for(count=0; count<8; count++) {
cli(); // 保证绝对不会发生中断!
// 从总线拉低到读总线状态，不能大于15us!
DQ_TO_0(); // 设置1-wire总线为低电平(拉低总线以同步)
wait_us(2); // 2us
DQ_TO_1(); // 设置1-wire总线为高电平(释放总线)
wait_us(4); // 4us
dat >>= 1;
if(DQ_status()) dat|=0x80; // 读取总线电平，先收低位再收高位
sei(); // 恢复系统中断
wait_us(62); // 必须大于60us
}
return(dat);
}
/*-------------------------------------------------------
* 我的电路中只有一个器件DS18B20，所以不需要多个器件的ID
* 识别，跳过之后，启动温度转换，但在启动后，用户应等待几百个
* 毫秒，才能读到这次的转换值，这是DS18B20的数据手册规定的。
* 因为温度转换是需要时间的嘛!(^_^)
*/
void convert_T(void)
{
if(ds18b20_reset()==SUCC) { // 如果复位成功
ds18b20_write(0xcc); // 跳过多器件识别
ds18b20_write(0x44); // 启动温度转换
}
}
/*-------------------------------------------------------
* 读取转换后的温度值
* 我假定DS18B20一定是正确的，所以没有返回有关状态。当你故意
* 把DS18B20从电路中拔下而能让程序告诉你出错时，你可以自己修
* 改这段代码!
*/
INT16U read_T(void)
{
INT16U value=0;
if(ds18b20_reset()==SUCC) { // 如果复位成功
ds18b20_write(0xcc); // 跳过多器件识别
ds18b20_write(0xbe); // 读暂存器
value = (INT16U)ds18b20_read(); // 低字节
value += (INT16U)(ds18b20_read())<<8; // 高字节
}
return(value);
}
#endif
/* 文件ds18b20.c结束 */
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