电子测温.docx
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电子测温
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DS18B20时序
Author：
exploer
CIEE,CAU2008-9-16:
本文档参照Maxim公司DS18B20的Datasheet而完成。
其中，加了灰框的部分为
原文档内容，其中英文部分为官方文档内容，中文部分为本人的翻译。
限于本人水
平，本文档可能存在错误或者让人误解的内容，对于因此引起的一切问题作者
（exploer，CIEE-CAU）概不负责。
INITIALIZATIONPROCEDURE—RESETANDPRESENCEPULSES
初始化序列——复位和存在脉冲
AllcommunicationwiththeDS18B20beginswithaninitializationsequencethat
consistsofaresetpulsefromthemasterfollowedbyapresencepulsefromtheDS18B20.
ThisisillustratedinFigure13.WhentheDS18B20sendsthepresencepulseinresponse
tothereset,itisindicatingtothemasterthatitisonthebusandreadytooperate.
DS18B20的所有通信都由由复位脉冲组成的初始化序列开始。
该初始化序列由主
机发出，后跟由DS18B20发出的存在脉冲（presencepulse）。
下图（插图13，即如
下截图）阐述了这一点。
当发出应答复位脉冲的存在脉冲后，DS18B20通知主机它
在总线上并且准备好操作了。
Duringtheinitializationsequencethebusmastertransmits（TX）theresetpulseby
pullingthe1-Wirebuslowforaminimumof480μs.Thebusmasterthenreleasesthe
busandgoesintoreceivemode（RX）.
在初始化步骤中，总线上的主机通过拉低单总线至少480μs来产生复位脉冲。
然
后总线主机释放总线并进入接收模式。
Whenthebusisreleased,the5kΩpullupresistorpullsthe1-Wirebushigh.When
theDS18B20detectsthisrisingedge,itwaits15μsto60μsandthentransmitsapresence
pulsebypullingthe1-Wirebuslowfor60μsto240μs.
当总线释放后，5kΩ的上拉电阻把单总线上的电平拉回高电平。
当DS18B20检测
到上升沿后等待15到60us，然后以拉低总线60-240us的方式发出存在脉冲。
如文档所述，主机将总线拉低最短480us，之后释放总线。
由于5kΩ上拉电阻的
作用，总线恢复到高电平。
DS18B20检测到上升沿后等待15到60us，发出存在脉冲：
拉低总线60-240us。
至此，初始化和存在时序完毕。
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根据上述要求编写的复位函数为：
首先是延时函数：
（由于DS18B20延时均以15us为单位，故编写了延时单位为
15us的延时函数，注意：
以下延时函数晶振为12MHz）
/*
************************************
函数：
Delayxus_DS18B20
功能：
DS18B20延时函数
参数：
t为定时时间长度
返回：
无
说明：
延时公式：
15n+15（近似）,晶振12Mhz
******************************************
*/
voidDelayxus_DS18B20（unsignedintt）
{
for（t;t>0;t--）
{
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}
_nop_（）;_nop_（）;
}
延时函数反汇编代码（方便分析延时公式）
C:
0x00317F01MOVR7,#0x01
C:
0x00337E00MOVR6,#0x00
C:
0x00351206A6LCALLdelayxus（C:
06A6）
38:
voidDelayxus_DS18B20（unsignedintt）
39:
{
40:
for（t;t>0;t--）
C:
0x06A6D3SETBC
C:
0x06A7EFMOVA,R7
C:
0x06A89400SUBBA,#0x00
C:
0x06AAEEMOVA,R6
C:
0x06AB9400SUBBA,#0x00
C:
0x06AD400BJCC:
06BA
41:
{
42:
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
C:
0x06AF00NOP
C:
0x06B000NOP
C:
0x06B100NOP
C:
0x06B200NOP
43:
}
C:
0x06B3EFMOVA,R7
C:
0x06B41FDECR7
C:
0x06B570EFJNZDelayxus_DS18B20（C:
06A6）B电子园收集
C:
0x06B71EDECR6
C:
0x06B880ECSJMPDelayxus_DS18B20（C:
06A6）
44:
_nop_（）;_nop_（）;
C:
0x06BA00NOP
C:
0x06BB00NOP
45:
}
C:
0x06BC22RET
分析上述反汇编代码，可知延时公式为15*（t+1）
/*
************************************
函数：
RST_DS18B20
功能：
复位DS18B20，读取存在脉冲并返回
参数：
无
返回：
1：
复位成功；0：
复位失败
说明：
拉低总线至少480us;可用于检测DS18B20工作是否正常
******************************************
*/
bitRST_DS18B20（）
{
bitret="1";
DQ=0;/*拉低总线*/
Delayxus_DS18B20（32）;/*为保险起见，延时495us*/
DQ=1;/*释放总线，DS18B20检测到上升沿后会发送存在脉冲*/
Delayxus_DS18B20（4）;/*需要等待15~60us，这里延时75us后可以保证接受到
的是存在脉冲（如果通信正常的话）*/
ret=DQ;
Delayxus_DS18B20（14）;/*延时495us，让ds18b20释放总线，避免影响到下一
步的操作*/
DQ=1;/*释放总线*/
return（~ret）;
}
写时序：
READ/WRITETIMESLOTS
读写时隙
ThebusmasterwritesdatatotheDS18B20duringwritetimeslotsandreadsdata
fromtheDS18B20duringreadtimeslots.Onebitofdataistransmittedoverthe1-Wire
buspertimeslot.
主机在写时隙向DS18B20写入数据，并在读时隙从DS18B20读入数据。
在单总
线上每个时隙只传送一位数据。
WRITETIMESLOTS
写时间隙
Therearetwotypesofwritetimeslots:
“Write1”timeslotsand“Write0”timeslots.
ThebusmasterusesaWrite1timeslottowritealogic1totheDS18B20andaWrite0
timeslottowritealogic0totheDS18B20.AllwritetimeslotsmustbeaminimumofB电子园收集
60μsindurationwithaminimumofa1μsrecovery
timebetweenindividualwriteslots.Bothtypesofwritetimeslotsareinitiatedbythe
masterpullingthe1-Wirebuslow（seeFigure14）.
有两种写时隙：
写“0”时间隙和写“1”时间隙。
总线主机使用写“1”时间隙向
DS18B20写入逻辑1，使用写“0”时间隙向DS18B20写入逻辑0.所有的写时隙必须有
最少60us的持续时间，相邻两个写时隙必须要有最少1us的恢复时间。
两种写时隙
都通过主机拉低总线产生（见插图14）。
TogenerateaWrite1timeslot,afterpullingthe1-Wirebuslow,thebusmastermust
releasethe1-Wirebuswithin15μs.Whenthebusisreleased,the5kΩpullupresistor
willpullthebushigh.TogenerateaWrite0timeslot,afterpullingthe1-Wirebuslow,
thebusmastermustcontinuetoholdthebuslowfor
thedurationofthetimeslot（atleast60μs）.
为产生写1时隙，在拉低总线后主机必须在15μs内释放总线。
在总线被释放
后，由于5kΩ上拉电阻的作用，总线恢复为高电平。
为产生写0时隙，在拉低总线
后主机必须继续拉低总线以满足时隙持续时间的要求（至少60μs）。
TheDS18B20samplesthe1-Wirebusduringawindowthatlastsfrom15μsto60μs
afterthemasterinitiatesthewritetimeslot.Ifthebusishighduringthesampling
window,a1iswrittentotheDS18B20.Ifthelineislow,a0iswrittentotheDS18B20.
在主机产生写时隙后，DS18B20会在其后的15到60us的一个时间窗口内采样单
总线。
在采样的时间窗口内，如果总线为高电平，主机会向DS18B20写入1；如果
总线为低电平，主机会向DS18B20写入0。
如文档所述，所有的写时隙必须至少有60us的持续时间。
相邻两个写时隙必须
要有最少1us的恢复时间。
所有的写时隙（写0和写1）都由拉低总线产生。
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为产生写1时隙，在拉低总线后主机必须在15us内释放总线（拉低的电平要持
续至少1us）。
由于上拉电阻的作用，总线电平恢复为高电平，直到完成写时隙。
为产生写0时隙，在拉低总线后主机持续拉低总线即可，直到写时隙完成后释放
总线（持续时间60-120us）。
写时隙产生后，DS18B20会在产生后的15到60us的时间内采样总线，以此来确
定写0还是写1。
满足上述要求的写函数为：
/*
************************************
函数：
WR_Bit
功能：
向DS18B20写一位数据
参数：
i为待写的位
返回：
无
说明：
总线从高拉到低产生写时序
******************************************
*/
voidWR_Bit（biti）
{
DQ=0;//产生写时序
_nop_（）;
_nop_（）;//总线拉低持续时间要大于1us
DQ=i;//写数据，0和1均可
Delayxus_DS18B20（3）;//延时60us，等待ds18b20采样读取
DQ=1;//释放总线
}
/*
***********************************
函数：
WR_Byte
功能：
DS18B20写字节函数，先写最低位
参数：
dat为待写的字节数据
返回：
无
说明：
无
******************************************
*/
voidWR_Byte（unsignedchardat）
{
unsignedchari="0";
while（i++<8）
{
WR_Bit（dat&0x01）;//从最低位写起
dat>>=1;//注意不要写成dat>>1
}
}读时序：
READTIMESLOTSB电子园收集
读时间隙
TheDS18B20canonlytransmitdatatothemasterwhenthemasterissuesreadtime
slots.Therefore,themastermustgeneratereadtimeslotsimmediatelyafterissuinga
ReadScratchpad[BEh]orReadPowerSupply[B4h]command,sothattheDS18B20can
providetherequesteddata.Inaddition,themastercangeneratereadtimeslotsafter
issuingConvertT[44h]orRecall
E2[B8h]commandstofindoutthestatusoftheoperationasexplainedintheDS18B20
FunctionCommandssection.
DS18B20只有在主机发出读时隙后才会向主机发送数据。
因此，在发出读暂存器
命令[BEh]或读电源命令[B4h]后，主机必须立即产生读时隙以便DS18B20提供所需
数据。
另外，主机可在发出温度转换命令T[44h]或Recall命令E2[B8h]后产生读时
隙，以便了解操作的状态（在DS18B20操作指令这一节会详细解释）。
Allreadtimeslotsmustbeaminimumof60μsindurationwithaminimumofa1μs
recoverytimebetweenslots.Areadtimeslotisinitiatedbythemasterdevicepullingthe
1-Wirebuslowforaminimumof1μsandthenreleasingthebus（seeFigure14）.After
themasterinitiatesthereadtimeslot,theDS18B20willbegintransmittinga1or0on
bus.TheDS18B20transmitsa1byleavingthebushighandtransmitsa0bypullingthe
buslow.Whentransmittinga0,theDS18B20willreleasethebusbytheendofthetime
slot,andthebuswillbepulledbacktoitshighidlestatebythepullupresister.Output
datafromtheDS18B20isvalidfor15μsafterthefallingedgethatinitiatedthereadtime
slot.Therefore,themastermustreleasethebusandthensamplethebusstatewithin
15μsfromthestartoftheslot.
所有的读时隙必须至少有60us的持续时间。
相邻两个读时隙必须要有最少1us
的恢复时间。
所有的读时隙都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线（由于上拉
电阻的作用，总线恢复为高电平）产生。
在主机产生读时隙后，DS18B20开始发送
0或1到总线上。
DS18B20让总线保持高电平的方式发送1，以拉低总线的方式表示
发送0.当发送0的时候，DS18B20在读时隙的末期将会释放总线，总线将会被上拉
电阻拉回高电平（也是总线空闲的状态）。
DS18B20输出的数据在下降沿（下降沿产
生读时隙）产生后15us后有效。
因此，主机释放总线和采样总线等动作要在15μs
内完成。
Figure15illustratesthatthesumofTINIT,TRC,andTSAMPLEmustbelessthan15μs
forareadtimeslot.
插图15表明了对于读时隙，TINIT（下降沿后低电平持续时间）,TRC（上升沿）
和TSAMPLE（主机采样总线）的时间和要在15μs以内。
Figure16showsthatsystemtimingmarginismaximizedbykeepingTINITandTRCas
shortaspossibleandbylocatingthemastersampletimeduringreadtimeslotstowards
theendofthe15μsperiod.
插图16显示了最大化系统时间宽限的方法：
让TINIT和TRC尽可能的短，把主
机采样总线放到15μs这一时间段的尾部。
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由文档可知，DS18B20只有在主机发出读时隙时才能发送数据到主机。
因此，主
机必须在BE命令，B4命令后立即产生读时隙以使DS18B20提供相应的数据。
另外，
在44命令，B8命令后也要产生读时隙。
所有的读时隙必须至少有60us的持续时间。
相邻两个读时隙必须要有最少1us
的恢复时间。
所有的读时隙都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线（由于上拉
电阻的作用，总线恢复为高电平）产生。
DS18B20输出的数据在下降沿产生后15us
后有效。
因此，释放总线和主机采样总线等动作要在15us内完成。
满足以上要求的函数为：
/*
***********************************
函数：
Read_Bit
功能：
向DS18B20读一位数据
参数：
无
返回：
biti
说明：
总线从高拉到低，持续至1us以上，再释放总线为高电平空闲状态产生
读时序
******************************************
*/
unsignedcharRead_Bit（）
{
unsignedcharret;
DQ=0;//拉低总线
_nop_（）;_nop_（）;
DQ=1;//释放总线
_nop_（）;_nop_（）;
_nop_（）;_nop_（）;B电子园收集
ret=DQ;//读时隙产生7us后读取总线数据。
把总线的读取动作放在15us时
间限制的后面是为了保证数据读取的有效性
Delayxus_DS18B20（3）;//延时60us，满足读时隙的时间长度要求
DQ=1;//释放总线
returnret;//返回读取到的数据
}
/*
************************************
函数：
Read_Byte
功能：
DS18B20读一个字节函数，先读最低位
参数：
无
返回：
读取的一字节数据
说明：
无
******************************************
*/
unsignedcharRead_Byte（）
{
unsignedchari;
unsignedchardat="0";
for（i=0;i<8;i++）
{
dat>>=1;//先读最低位
if（Read_Bit（））
dat|=0x80;
}
return（dat）;
}
/*
************************************
函数：
Start_DS18B20
功能：
启动温度转换
参数：
无
返回：
无
说明：
复位后写44H命令
******************************************
*/
voidStart_DS18B20（）
{
DQ=1;
RST_DS18B20（）;
WR_Byte（0xcc
升级会员 