DS18B20 数字温度传感器

一、传感器概述

DS18B20 是一款数字温度传感器，通过单总线（One-Wire）与单片机通信，只需一根 GPIO 信号线即可完成数据传输。

二、传感器指标参数

精度说明：精度指传感器测量的温度与实际温度值之间允许的最大误差。例如实际温度为 25℃ 时，传感器采集温度值在 24.5℃ – 25.5℃ 之间。

三、分辨率

分辨率反映传感器对温度变化的敏感程度。分辨率越高，能察觉到的微小温度变化越小，读数越细腻。

四、51 单片机与 DS18B20 通信

通信方式为半双工、异步、串行通信。DS18B20 通过一根 GPIO 信号线（DQ）与单片机连接，采用 One-Wire 单总线协议。

线与特性

单总线具有线与特性，引脚拉高时不能直接决定引脚电平，拉高表示释放总线。当作为数据接收方时，需要释放总线。

GPIO 输出模式用于发送数据，GPIO 输入模式用于接收数据。读数格式为 16 位、符号位扩展、二进制补码。

五、DS18B20 采集温度流程

六、时序详解

1. 复位时序

对应函数：ds18b20_reset();

// ds18b20 复位

int ds18b20_reset(void)

{

int time = 0;

// 主机向ds18b20发送复位脉冲

DQ_PIN_LOW;

Delay10us(70);

DQ_PIN_HIGH;

Delay10us(6);

// 等待低电平到来 (超时时间)

while (DQ_CHECK && time < 30)

{

Delay10us(1);

time++;

}

if (time >= 30)

{

uart_sendstr("wait ds18b20_low timeout!\\n");

return -1;

}

// 等待高电平到来

time = 0;

while (!DQ_CHECK && time < 30)

{

Delay10us(1);

time++;

}

if (time >= 30)

{

uart_sendstr("wait ds18b20_high timeout!\\n");

return -2;

}

return 1;

}

2. 写时序

写 '0' 时序：

写 '1' 时序：

// 主机发送一个字节

void write_ds18b20(unsigned char dat)

{

int i = 0;

for (i = 0; i < 8; i++)

{

if (dat & 1) // 写1

{

DQ_PIN_LOW;

_nop_();

_nop_();

DQ_PIN_HIGH;

Delay10us(6);

}

else // 写0

{

DQ_PIN_LOW;

Delay10us(6);

DQ_PIN_HIGH;

}

dat >>= 1;

}

}

3. 读时序

读 '1' 时序：

读 '0' 时序：

// 主机读取一个字节

unsigned char read_ds18b20(void)

{

unsigned char dat = 0;

int i = 0;

for (i = 0; i < 8; i++)

{

DQ_PIN_LOW;

_nop_();

_nop_();

DQ_PIN_HIGH;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

// 代表读到1

if (DQ_CHECK)

{

dat |= (1 << i);

}

Delay10us(6);

}

return dat;

}

七、关键指令与代码

指令说明：

• 0xCC（1100 1100）：跳过 ROM 指令
• 0x44：开启温度转换指令
• 0xBE：读取温度指令

写数据函数：

void write_ds18b20(unsigned char dat)
{
// 按位写入，每位遵循写时序要求
}

典型调用：

// 读取ds18b20温度
float get_temp(void)
{
unsigned char temp_low = 0;
unsigned char temp_high = 0;
short temp = 0;

ds18b20_reset(); // 复位
write_ds18b20(0xCC); // skip ROM
write_ds18b20(0x44); // 开启温度转换
Delay1ms(1000); // 等待温度转换完毕
ds18b20_reset(); // 复位
write_ds18b20(0xCC); // skip ROM
write_ds18b20(0xBE); // 读取温度

temp_low = read_ds18b20(); // 读取温度低位
temp_high = read_ds18b20(); // 读取温度高位

// 2个字节温度值
temp = temp_high << 8;
temp |= temp_low;

return temp * 0.0625;
}