?導(dǎo)讀：《藍(lán)橋杯單片機(jī)組》專欄文章是博主2018年參加藍(lán)橋杯的單片機(jī)組比賽所做的學(xué)習(xí)筆記，在當(dāng)年的比賽中，博主是獲得了省賽一等獎(jiǎng)，國(guó)賽二等獎(jiǎng)的成績(jī)。成績(jī)雖談不上最好，但至少問(wèn)心無(wú)愧。如今2021年回頭再看該系列文章，仍然感觸頗多。為了能更好地幫助到單片機(jī)初學(xué)者，今年特地抽出時(shí)間對(duì)當(dāng)年的文章邏輯和結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，以達(dá)到初學(xué)者快速上手的目的。需要指出的是，由于本人水平有限，如有錯(cuò)誤還請(qǐng)讀者指出，非常感謝。那么，接下來(lái)讓我們一起開始愉快的學(xué)習(xí)吧。

上一節(jié)我們通過(guò)PCF8591這個(gè)期間入門學(xué)習(xí)了ADC相關(guān)知識(shí)，本篇博文我們繼續(xù)再來(lái)學(xué)習(xí)一下一個(gè)常見(jiàn)的溫度傳感器模塊，它使用的通信協(xié)議是DS18B20，話不多說(shuō)，開搞。程序代碼可到Github下載<傳送門>。

一、基礎(chǔ)理論

注意：18B20對(duì)時(shí)序要求嚴(yán)格，不可被中斷打斷！一旦打斷會(huì)出現(xiàn)亂碼，顯示的溫度是亂碼。所以切記，操作的時(shí)候關(guān)EA ！

2018年3月30日更：中午吃完飯仔細(xì)想想這個(gè)里面還是有問(wèn)題的，關(guān)了中斷意味著我們的實(shí)時(shí)任務(wù)處理不了了！可能導(dǎo)致部分功能就沒(méi)法實(shí)現(xiàn)了！既然現(xiàn)在面臨的問(wèn)題是：溫度顯示是亂碼。那再想一下，原因還是我們直接從18b20讀然后直接實(shí)時(shí)顯示導(dǎo)致的，那我們不實(shí)時(shí)顯示，而是放到緩沖區(qū)里面。然后對(duì)溫度進(jìn)行合法性檢驗(yàn)再?gòu)木彌_區(qū)里讀出顯示不也可以嘛！

注意最下面程序中的軟件延時(shí)操作技巧，IT單片機(jī)和12T單片機(jī)，關(guān)于nop延時(shí)，可以看這里。<傳送門>

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一共 2 個(gè)字節(jié)，LSB 是低字節(jié)，MSB 是高字節(jié)，其中 MSb 是字節(jié)的高位，LSb 是字節(jié)的低位?？梢钥闯鰜?lái)，二進(jìn)制數(shù)字，每一位代表的溫度的含義，都表示出來(lái)了。其中 S表示的是符號(hào)位，低 11 位都是 2 的冪，用來(lái)表示最終的溫度。DS18B20 的溫度測(cè)量范圍是從-55 度到+125 度，而溫度數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，有正負(fù)溫度，寄存器中每個(gè)數(shù)字如同卡尺的刻度一樣分布。

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二進(jìn)制數(shù)字最低位變化 1，代表溫度變化 0.0625 度的映射關(guān)系。當(dāng) 0 度的時(shí)候，那就是0x0000，當(dāng)溫度 125 度的時(shí)候，對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制是 0x07D0，當(dāng)溫度是零下 55 度的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的數(shù)字是 0xFC90。反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)數(shù)字是 0x0001 的時(shí)候，那溫度就是 0.0625 度了。

對(duì)應(yīng)的協(xié)議為 1-wire!!!

1.1、初始化

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和 I 2 C 的尋址類似，1-Wire 總線開始也需要檢測(cè)這條總線上是否存在 DS18B20 這個(gè)器件。如果這條總線上存在 DS18B20，總線會(huì)根據(jù)時(shí)序要求返回一個(gè)低電平脈沖，如果不存在的話，也就不會(huì)返回脈沖，即總線保持為高電平，所以習(xí)慣上稱之為檢測(cè)存在脈沖。

存在脈沖檢測(cè)過(guò)程，首先單片機(jī)要拉低這個(gè)引腳，持續(xù)大概 480us 到 960us 之間的時(shí)間即可，我們的程序中持續(xù)了 500us。然后，單片機(jī)釋放總線，就是給高電平，DS18B20 等待大概 15 到 60us 后，會(huì)主動(dòng)拉低這個(gè)引腳大概是 60 到 240us，而后 DS18B20 會(huì)主動(dòng)釋放總線，這樣 IO 口會(huì)被上拉電阻自動(dòng)拉高。

由于 DS18B20 時(shí)序要求非常嚴(yán)格，所以在操作時(shí)序的時(shí)候，為了防止中斷干擾總線時(shí)序，先關(guān)閉總中斷。然后第一步，拉低 DS18B20 這個(gè)引腳，持續(xù) 500us；第二步，IO釋放總線，延時(shí) 60us；第三步，讀取存在脈沖，并且等待存在脈沖結(jié)束。

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1.2、ROM 操作指令

總線上可以掛多個(gè)器件，通過(guò)不同的器件地址來(lái)訪問(wèn)不同的器件。同樣，1-Wire 總線也可以掛多個(gè)器件，但是它只有一條線，如何區(qū)分不同的器件呢？

在每個(gè) DS18B20 內(nèi)部都有一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序列號(hào)，這個(gè)序列號(hào)值就存在 DS18B20內(nèi)部的 ROM 中。開始的 8 位是產(chǎn)品類型編碼（DS18B20 是 0x10），接著的 48 位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)，最后的 8 位是 CRC 校驗(yàn)碼。DS18B20 可以引出去很長(zhǎng)的線，最長(zhǎng)可以到幾十米，測(cè)不同位置的溫度。單片機(jī)可以通過(guò)和DS18B20 之間的通信，獲取每個(gè)傳感器所采集到的溫度信息，也可以同時(shí)給所有的 DS18B20 發(fā)送一些指令。

Skip ROM（跳過(guò) ROM）：0xCC。當(dāng)總線上只有一個(gè)器件的時(shí)候，可以跳過(guò) ROM，不進(jìn)行 ROM 檢測(cè)。

1.3、RAM 存儲(chǔ)器操作指令

RAM 讀取指令,常用的就兩條

Read Scratchpad（讀暫存寄存器）：0xBE

DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)是 2 個(gè)字節(jié)，我們讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，先讀取到的低位，然后才是高位！

Convert Temperature（啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換）：0x44

當(dāng)我們發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，DS18B20 開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換。從轉(zhuǎn)換開始到獲取溫度，DS18B20 是需要時(shí)間的，而這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)短取決于 DS18B20 的精度。前邊說(shuō) DS18B20 最高可以用 12 位來(lái)存儲(chǔ)溫度，但是也可以用 11 位，10 位和 9 位一共四種格式。位數(shù)越高，精度越高，9 位模式最低位變化 1 個(gè)數(shù)字溫度變化 0.5 度，同時(shí)轉(zhuǎn)換速度也要快一些。

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其中寄存器 R1 和 R0 決定了轉(zhuǎn)換的位數(shù)，出廠默認(rèn)值就 11，也就是 12 位表示溫度，最大的轉(zhuǎn)換時(shí)間是 750ms。當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，至少要再等 750ms 之后才能讀取溫度，否則讀到的溫度有可能是錯(cuò)誤的值。

1.4、DS18B20 的位讀寫時(shí)序

寫相關(guān)

當(dāng)要給 DS18B20 寫入 0 的時(shí)候，單片機(jī)直接將引腳拉低，持續(xù)時(shí)間大于 60us 小于 120us就可以了。圖上顯示的意思是，單片機(jī)先拉低 15us 之后，DS18B20 會(huì)在從 15us 到 60us 之間的時(shí)間來(lái)讀取這一位，DS18B20 最早會(huì)在 15us 的時(shí)刻讀取，典型值是在 30us 的時(shí)刻讀取，最多不會(huì)超過(guò) 60us，DS18B20 必然讀取完畢，所以持續(xù)時(shí)間超過(guò) 60us 即可。

當(dāng)要給 DS18B20 寫入 1 的時(shí)候，單片機(jī)先將這個(gè)引腳拉低，拉低時(shí)間大于 1us，然后馬上釋放總線，即拉高引腳，并且持續(xù)時(shí)間也要大于 60us。和寫 0 類似的是，DS18B20 會(huì)在15us 到 60us 之間來(lái)讀取這個(gè) 1

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讀相關(guān)

當(dāng)要讀取 DS18B20 的數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們的單片機(jī)首先要拉低這個(gè)引腳，并且至少保持1us 的時(shí)間，然后釋放引腳，釋放完畢后要盡快讀取。從拉低這個(gè)引腳到讀取引腳狀態(tài)，不能超過(guò) 15us。大家從圖 16-18 可以看出來(lái)，主機(jī)采樣時(shí)間，也就是 MASTER SAMPLES，是在 15us 之內(nèi)必須完成的。

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常用的帶小數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法有兩種，一種是定義成浮點(diǎn)型直接處理，第二種是定義成整型，然后把小數(shù)和整數(shù)部分分離出來(lái)，在合適的位置點(diǎn)上小數(shù)點(diǎn)即可。

特別強(qiáng)調(diào)：DS18B20 的時(shí)序比較嚴(yán)格，寫的過(guò)程中最好不要有中斷打斷，但是在兩個(gè)“位”之間的間隔，是大于 1 小于無(wú)窮的，那在這個(gè)時(shí)間段，我們是可以開中斷來(lái)處理其它程序的。

二、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)

貼出DS18B20的底層代碼...

#include "config.h"void Delay(u8 us){  do{  _nop_();  _nop_();  _nop_();  _nop_();  _nop_();  _nop_();  _nop_();  _nop_(); }while(--us);}bit Get18B20Ack(){ bit ack;  DS18B20_IO = 0; Delay(250); Delay(250); DS18B20_IO = 1; Delay(60); ack = DS18B20_IO; while(!DS18B20_IO);  return ack;  }void DS18B20Write(u8 dat){  u8 mask; for(mask=0x01; mask!=0; mask<<=1) {  DS18B20_IO = 0;  Delay(2);   if(dat&mask)  {    DS18B20_IO = 1;  }  else  {    DS18B20_IO = 0;  }  Delay(60);  DS18B20_IO = 1; }}u8 DS18B20Read(){  u8 mask, dat=0;  for(mask=0x01; mask!=0; mask<<=1) {  DS18B20_IO = 0;  Delay(2);  DS18B20_IO = 1;  Delay(2);   if(DS18B20_IO)  {    dat |= mask;  }  Delay(60); }  return dat; }bit Start18B20(){  bit ack; ack = Get18B20Ack(); if(ack == 0) {   DS18B20Write(0xCC);  DS18B20Write(0x44);  } return ~ack;}bit Get18B20Temp(int *temp){  bit ack; u8 LSB, MSB; ack = Get18B20Ack(); if(ack == 0) {   DS18B20Write(0xCC);  DS18B20Write(0xBE);  LSB = DS18B20Read();  MSB = DS18B20Read();  *temp = ((u16)MSB<<8) + LSB; } return ~ack;} 

后記

如果想實(shí)現(xiàn)，顯示小數(shù)點(diǎn)后×位，也是可以的。 小數(shù)在數(shù)碼管上的處理，兩種思路：

• 統(tǒng)一定義為整型，最后再加小數(shù)點(diǎn)。
• 還有一種是定義為浮點(diǎn)型，然后擴(kuò)大相應(yīng)的倍數(shù)再加小數(shù)點(diǎn)。（emmm,,,好像一樣。^_^）

這里說(shuō)一種自己的實(shí)現(xiàn)：通過(guò)datasheet其實(shí)是可以知道它的精度是0.0625的，然后我們?nèi)绻肴〉叫?shù)點(diǎn)后兩位的話，其實(shí)算出來(lái)的整數(shù)后乘以6.25就行。

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小結(jié)：本篇文章主要介紹了單片機(jī)學(xué)習(xí)中的一個(gè)重要模塊：DS18B20。在該部分學(xué)習(xí)中并沒(méi)有什么太難的知識(shí)點(diǎn)，反而是一些技巧性的東西比較多，這個(gè)多多總結(jié)就可以了。

希望大家多多支持我的原創(chuàng)文章。如有錯(cuò)誤，請(qǐng)大家及時(shí)指正，非常感謝。