寫在前言

? 此為博主自學江科大51單片機（B站）的筆記，方便后續重溫知識

? 在后面的章節中，為了防止篇幅過長和易于查找，我把一個小節分成兩部分來發，上章節主要是關于本節課的硬件介紹、電路圖、原理圖等理論知識，主要是為下章節的代碼部分打基礎。

? 我的單片機是24年12月在tb普中買的，型號是STC89C52，在原視頻中引腳或接口不對應的我都會改正，保證在我的機子上能運行才發上來的，還有一些文字部分是我的理解，并非照搬，所以可能有理解不到位的現象。

??如有誤或交流，敬請指點提問

思維導圖：

先介紹溫度傳感器，然后是引腳及應用電路，內部結構，存儲格式，單總線介紹、電路規劃和時序結構，最后是數據幀

一、DS18B20

1.介紹

• DS18B20是一種常見的數字溫度傳感器，其控制命令和數據都是以數字信號的方式輸入輸出，相比較于模擬溫度傳感器，具有功能強大、硬件簡單、易擴展、抗干擾性強等特點，如熱敏電阻，?電壓隨溫度變化，我們就可以需要額外一個AD轉換芯片測量它的電壓，這樣單片機才能讀取他的溫度，應用方面不如數字溫度傳感器。比如下面左圖1就是我們的DS18B20，他在內部集成了模擬溫度傳感器還有控制器，可以把溫度轉換好直接存在RAM里面，我們只需要讀取就行了
• 測溫范圍：-55℃到+125攝氏度
• 通信接口：1-Wire（單總線）
• 其他特征：可形成總線結構、內置溫度報警功能、可寄生供電（就是不用單獨配置VCC，節省IO口）
• 左圖2是一個關于DS18B20的模塊，右圖1是一個芯片?

2.引腳及應用電路

VDD：電源（3.0V-5.5V）；GND：電源地；DQ：單總線接口

3.內部結構框圖

• 從左往右解釋以此是：外部一個上拉電阻，內部左邊是一個寄生供電結構，從DQ的數據端口，經過寄生結構后，是一個64-BIT ROM接口，然后是一個內部控制邏輯，下面是一個RAM，SCRATCHPAD（暫存器），最右邊是一些溫度傳感器，報警高觸發寄存器（報警閾值），報警低觸發寄存器，配置寄存器（設置分辨率，最高0.0625最低0.5），8位的CRC生成器（校驗碼判斷數據是否正確）等模塊 （從上到下）
• 寄生供電結構：可以節省VDD,如果下邊的VDD沒有接的話，就是由DQ的VDD供電的，但是在這里我們不使用，因為寄生供電需要強上拉，但是我們的開發板沒有強上拉
• 64-BIT ROM：作為器件地址，用于總線通信的尋址
• SCRATCHPAD（暫存器）：用于總線的數據交互
• EEPROM：用于保存溫度觸發閾值和配置參數

4.寄存器結構

這一塊對應上一幅圖

左邊就是SCRATCHPAD的詳細內部結構，右邊就是對應報警高觸發寄存器（報警閾值），報警低觸發寄存器，配置寄存器（設置分辨率，最高0.0625最低0.5）

左邊一共有九個字節，前兩位存的是溫度，第0位是最低有效字節，第1位是最高有效字節，這兩位共同構成了溫度；然后是兩個 TH和TL寄存器，還有一個配置寄存器，右邊也是對應這三個，作用就是寫入左邊的三個寄存器，然后再存入右邊的寄存器里存儲起來；后面三個位是保留位，最后一位是CRC校驗位

二、單總線

1.介紹

• 單總線（1-Wire Bus）是由Dallas公司開發的一種通用數據總線
• 一種通信新：DQ
• 異步、半雙工
• 單總線只需要一根通信線即可實現數據的雙向傳輸，當采用寄生供電時，還可以省去設備的VDD線路，此時，供電加通信只需要DQ和GND兩根線。
• DS18B20
• DHT11，溫濕度傳感器

2.電路規范（硬件規范）

• 設備的DQ均要配置成開漏輸出模式
• DQ添加一個上拉電阻，阻值一般為4.7K歐左右，前兩條跟I2C的配置一樣
• 若此總線的從機采用寄生供電，則主機還應配一個強上拉輸出電路
• 總線可以掛載多個設備，可以單獨通信跟I2C很像
• 下面比上面多了一個強上拉電路，如果左邊的圈接低電平就會閉合，就會接到VCC，如果斷開，就是弱上拉供電
• 

?3.時序結構（軟件規范）

（1）初始化

主機將總線拉低至少480us，然后釋放總線，等待15~60us后，存在的從機會拉低總線60~240us以響應主機，之后從機將釋放總線

詳解：總線的空閑狀態是高電平，如果要開始工作就拉低至少480us，然后再釋放，但是圖中拉上去的是彎的，其實是弱上拉電阻，不會馬上拉高，然后從機拉低，然后從機釋放

（2）發送一位

主機將總線拉低60~120us，然后釋放總線，表示發送0；主機將總線拉低1~15us，然后釋放總線，表示發送1.從機將在總線拉低30us后（典型值）讀取電平，整個時間片應大于60us

圖中左邊是發送0，右邊是發送1?

發送間隔還規定不能連續，需要間隔1u s

（3）接收一位

?主機將總線拉低1~15us，然后釋放總線，并在拉低后15us內讀取總線電平（盡量貼近15us的末尾），讀取為低電平則為接收0，讀取為高電平則為接收1，整個時間片應大于60us?

在這里可能會有疑問，這里的接和發都是是拉低總線然后釋放這樣會不會混淆。其實不會的，主機在發之前就已經定義后了是發送還是接收，不會出現混淆的現象

（4）發送一個字節：連續調用8次發送一位的時序，依次發送一個字節的8位（低位在前）

?接收一個字節：連續調用8次接收一位的時序，依次接收一個字節的8為（低位在前）

三、DB18B30操作流程和數據幀

初始化：從機復位，主機判斷從機是否響應

ROM操作：ROM指令+本指令需要的讀寫操作

功能操作：功能指令+本指令需要的讀寫操作

本節課只有一個設備，所以不會用到搜索ROM，只用跳過ROM就可以直接訪問設備了

我們要進行的功能有，第一條是轉換溫度，第二條是寫暫存器，第三條是讀暫存器，第四條是復制暫存器，將暫存器里的字節存入到E2里，實現掉電不丟失；第五條是將E2的字節覆蓋回雜草，第六條是讀取一位時序，響應供電模式?

• 溫度變換：初始化→跳過ROM→開始溫度變換

• 溫度讀取：初始化→跳過ROM→讀暫存器→連續的讀操作

• 溫度存儲格式

前五位都是符號位（BIT15-11），后面四位（BIT3-0）是存小數的，其余位（BIT10-4）是整數部分

下面是一些舉例

負數就是整數的補碼+1

下面是流程圖可以看一下