实用指南：蓝桥杯_DS18B20温度传感器---新手入门级别超级详细解析

一、引言

DS18B20的原理图

单总线简介：

编辑暂存器简介：

DS18B20的温度转换与读取流程

二、代码配置

maic文件

疑问

关于不同格式化输出符号的使用

为什么要rd_temperature()/16.0？

onewire.h文件

这个配置为什么要先读low，如果反过来读会怎么样？

一、引言

DS18B20是单线接口数字温度传感器，测量范围是-55°C~+125°C,-10°C~+85°C的范围精度是±0.5°C，还是精度很高的呢。

DS18B20的原理图

外部结构长这样

符号	说明
GND	接地
DQ	数据输入/输出引脚。当工作在寄生电源模式时用来提供电源。
VDD	可选的VDD引脚。工作与寄生电源模式是VDD必须接地。

这是内部结构

DS18B20包括很多东西，有寄生电源电路，64位ROM和单线接口电路、暂存器、EEPROM、8位CRC生成器和温度传感器。寄生电源电路可以实现外部电源供电和单线寄生供电，64位ROM中存放的48位序列号用于识别同一单线上连接的多个DS18B20，以实现多点测温。

单总线简介：

单总线是一种通用数据总线他只有一根通信线：DQ，单总线只需要一根通信线即可实现数据的双向传输。

单总线的具体时序：
初始化：

主机将总线拉低至少480us，然后释放总线，当DS18B20探测到I/O引脚上的上升沿侯，等待15~60us后，存在的从机会拉低总线60~240us以响应主机，之后从机将释放总线

发送一位数据：

主机将总线拉低60~120us，然后释放总线，表示发送0；主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，表示发送1。从机将在总线拉低30us后（典型值）读取电平，整个时间片应大于60u

接收一位：

主机将总线拉低1~15us，然后释放总线，并在拉低后15us内读取总线电平（尽量贴近15us的末尾），读取为低电平则为接收0，读取为高电平则为接收1 ，整个时间片应大于60us

具体的单总线完整的操作时序如下：

温度变换：初始化→跳过ROM →开始温度变换：

温度读取：初始化→跳过ROM →读暂存器→连续的读操作

其中ROM命令如下：

暂存器简介：

其中的暂存器很重要，有九个字节，最上面的两个字节是温度低位和高位。如下图

在LSB,MSB中BIT15~BIT11是符号位，控制符号；BIT10~BIT4是整数位；BIT3~BIT0是小数位。

这是一些例子说明，前五位是符号位，5个都为0是正数，5个都为1是负数，其他的就按二进制，十六进制常规操作算。

DS18B20的温度转换与读取流程

[1] 初始化总线
[2] 写入字节0xcc，跳过rom。
[3] 写入字节0x44，进行温度转换。
[4] 初始化总线
[5] 写入字节0xcc，跳过rom。
[6] 写入字节0xbe，读取高速暂存器。（将后面的high和low的值存放到这里面）
[7] 读取暂存器的第0字节，即温度数据的LSB（low）。
[8] 读取暂存器的第1字节，即温度数据的MSB（high）。
[9] 返回high＋low的值
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二、代码配置

maic文件

#include "bsp_seg.h"#include "Timer0.h"#include "bsp_key.h"#include "STDIO.H"#include #include "bsp_init.h"#include "bsp_led.h"#include "bsp_1302.h"#include "bsp_onewire.h"  /* 函数声明 *///三个主体循环，基本上不变void	Key_Proc(void);//按键处理void	Seg_Proc(void);//显示处理void	Led_Proc(void);//LED处理 /* 全局变量声明 *///显示专用，基本上永远不变unsigned char seg_buf[8];//放置字符串转换后的段码到数组unsigned char seg_string[10];//放置字符串unsigned char pos = 0;//中断显示专用//LED显示专用，基本上永远不变unsigned char ucLed;//按键专用，基本上永远不变unsigned char Key_Value;//读取按键的数值存储变量unsigned char Key_Down,Key_Old; //按键和显示函数减速专用，基本上永远不变unsigned int Key_Slow_Down;//按键减速unsigned int Seg_Slow_Down;	 //DS1302专用，当使用DS1302时，基本不变unsigned char ucRtc[3] = {23,59,55};//设置RTC时间  unsigned int ms_count;unsigned char s_count; unsigned char Running_State;//记录运行状态 void main(){	 Cls_Peripheral();	 Timer0Init();		//1毫秒@12.000MHz	 EA = 1;			Set_Rtc(ucRtc);//设置RTC时间，23-59-55			 while(1)	 {		Key_Proc();//按键处理		Seg_Proc();//显示处理		Led_Proc();	 }  }   /* Timer0 interrupt routine */void tm0_isr() interrupt 1 {  if(++Key_Slow_Down == 10) Key_Slow_Down = 0;  if(++Seg_Slow_Down == 10) Seg_Slow_Down = 0;			if(++ms_count == 1000) //记录·运行时间 	{		s_count++;		ms_count = 0;	}			Seg_Disp(seg_buf,  pos);   if(++pos ==8) pos = 0;		Led_Disp(ucLed);//LED显示}/* Key_Proc */void	Key_Proc(void)//按键处理，底层数据变更{	if(Key_Slow_Down) return;	Key_Slow_Down = 1;		Key_Value = Key_Read();//读取按键按下的编号		Key_Down = Key_Value & (Key_Old ^ Key_Value);//^异或（0000^0101）= 0101   0101 & 0101 = 0101//如果按键发生了下降沿的变化，输出结果和本次按键数值相同																					//^异或（0101^0101）= 0000   0101 & 0000 = 0000//如果按键发生了下降沿的变化，输出结果和本次按键数值相同	Key_Old = Key_Value; 	if(Key_Down)//如果捕捉到下降沿跳变	{			if(++Running_State == 3) 		Running_State = 0;//保证Running_State在0-2之间翻滚 	}	} /* Seg_Proc *///Seg_Proc，准备数码管要显示的内容，Seg_Tran把字符串转成数码管段码，存进seg_buf[]void	Seg_Proc(void)//显示处理，显示信息生成{	if(Seg_Slow_Down) return;	Seg_Slow_Down = 1;		switch(Running_State)	{				case 0:		//读取18B20的数值			//seg_string是一个字符数组，理解为“数码管要显示的文字内容”				sprintf(seg_string, "----%04.2f",rd_temperature()/16.0);//这个代码的效果是当ucRtc是[23,59,55]，seg_string =“23-59-55”		break;		%d		%2d		%02d		%2.2f		%02.2f								case 1:		Read_RTC(ucRtc);//读取1302内部			//seg_string是一个字符数组，理解为“数码管要显示的文字内容”				sprintf(seg_string, "%02d-%02d-%02d",(unsigned int)ucRtc[0],(unsigned int)ucRtc[1],(unsigned int)ucRtc[2]);//这个代码的效果是当ucRtc是[23,59,55]，seg_string =“23-59-55”		break;		case 2:	  sprintf(seg_string, "-----%03d",(unsigned int)s_count);		break;	}			//seg_buf是一个存储段码的数组。因为数码管不能直接显示“字符”，它要的是“段码”-告诉它点亮哪几段	Seg_Tran(seg_string,  seg_buf);//Seg_Tran作用——把字符串seg_string转换成段码，放入数组seg_buf中 } void	Led_Proc(void){	switch(Running_State)	{		case 0:			ucLed = 0x03;//让L1,L2两个亮		0000 0011			break;		case 1:			ucLed =0x0c;//让L3,L4两个亮		0000 1100			break;		case 2:			ucLed =0x30;//让L5,L6两个亮		0011 0000			break;	}	}//温度，时钟，系统运行时

疑问

sprintf(seg_string, "----%04.2f",rd_temperature()/16.0);
break; 在这个代码里有"----%04.2f"，为什么这里要这样写呢，引起我的思考

关于不同格式化输出符号的使用

%d：输出一个十进制整数，无特别格式限制。
%2d：输出一个整数，占用至少2个字符宽度，右对齐。若数字不足2位，用空格补在左侧
%02d：输出一个整数，占用2 位宽度，不足的用 0 补左边。
%2.2f：整体宽度至少 2 位。小数点后保留2 位小数。整数部分和小数点也算在宽度里，但如果不够宽度会自动扩展。示例：printf("%2.2f", 3.1); → 输出：3.10。实际宽度超过 2 位（共 4 位），所以宽度不限制实际输出。
%02.2f：：整体至少 2 位宽（但不包含小数位数限制时会自动扩展）。小数点后保留 2 位。前面不足时补 0（但一般无效）。
示例：printf("%02.2f", 3.1); → 输出：3.10
实际上宽度会扩展以容纳整个数字，0补位不会生效，因为 3.10 就已经超出了 2 的宽度

为什么要rd_temperature()/16.0？

假设温度传感器（比如DS18B20）的测量范围是 -55°C 到 +125°C，但它内部存储温度数据时，把温度值放大了16倍，相当于把温度的小数部分用整数来记录。

onewire.h文件

#include "bsp_onewire.h"#include     void Delay_OneWire(unsigned int t)  //STC89C52RC{	t *=12;	while(t--);}  void Write_DS18B20(unsigned char dat){	unsigned char i;	for(i=0;i>= 1;	}	Delay_OneWire(5);}  unsigned char Read_DS18B20(void){	unsigned char i;	unsigned char dat;  	for(i=0;i>= 1;		DQ = 1;		if(DQ)		{			dat |= 0x80;		}	    		Delay_OneWire(5);	}	return dat;}  bit init_ds18b20(void){  	bit initflag = 0;  	  	DQ = 1;  	Delay_OneWire(12);  	DQ = 0;  	Delay_OneWire(80);  	DQ = 1;  	Delay_OneWire(10);     initflag = DQ;       	Delay_OneWire(5);    	return initflag;} //unsigned char check_1[7] = {0};unsigned int rd_temperature(void){	unsigned char low,high;		init_ds18b20();	Write_DS18B20(0xcc);//Ìø¹ýROM	Write_DS18B20(0x44);//×ª»»ÎÂ¶È 	init_ds18b20();	Write_DS18B20(0xcc);//Ìø¹ýROM	Write_DS18B20(0xbe);//¶ÁÈ¡ÎÂ¶È 	low = Read_DS18B20();	high = Read_DS18B20();//¶ÁÈ¡¸ßÎ»		return (high<<8)|low;}

unsigned int rd_temperature(void)
{
   unsigned char low,high;

   init_ds18b20();
   Write_DS18B20(0xcc);//跳过ROM
   Write_DS18B20(0x44);//转换温度
   init_ds18b20();
   Write_DS18B20(0xcc);//跳过ROM
   Write_DS18B20(0xbe);//读取温度
   low = Read_DS18B20();
   high = Read_DS18B20();//读取高位

   return (high<<8)|low;
}
low = Read_DS18B20();
high = Read_DS18B20();//读取高位