基于FS4412的DS18B20溫度采集編程實現（1-時序分析）

作者：秦老師,華清遠見教育科技集團講師。

一、DS18B20簡介

DS18B20是常用的數字溫度計。DS18B20數字溫度計提供9至12位（可配置）溫度讀數，表明該設備的溫度。

信息通過單總線接口被發送到DS18B20或從DS18B20發出，因此從中央微處理器到DS18B20只有需要一個線（和地線）。

讀，寫和進行溫度轉換所需要的電源，可以由數據線本身來提供，無需外部電源。 由于每個DS18B20含有唯一的序列號，多個DS18B20可以掛載在一條單總線上。這允許在許多不同的地方，放置溫度傳感器。

這個功能是非常有用的，可以應用在包括HVAC環境控制，建筑物內部的溫度感應， 設備或機械，過程監測和控制等領域。

二、DS18B20硬件連接

  
DS18B20引腳圖                                                           DS18B20 原理圖

DS18B20 有三個引腳。根據原理圖可知，DS18B20采用了外部供電的連接方式，而DQ引腳上拉10k電阻。DQ引腳連接在4412芯片的GPK1_1 引腳上面。

GND	地
DQ	數據線
VDD	電源（可選）

三、DS18B20時序分析

DS18B20是一個單總線，輸入和輸出都是通過DQ引腳，我們需要根據時序圖，不斷的操作DQ這個引腳，實現具體的功能。

(一)ds18b20復位時序和函數實現

通過復位信號，可以檢測DS18B20是否工作正常，并通知DS18B20準備通信。

（1）4412拉低DQ引腳，復位周期開始。

（2）DQ引腳上的低電平保持480us—960us 的時間，然后釋放總線。

（3）4412延時16us—60us等待DS18B20應答。

（4）DS18B20拉低DQ引腳60us—240us，表示應答。

4412讀取DQ引腳電平，如果是低電平，表示初始化完成。

（5）DS18B20應答信號結束后，釋放總線，DQ引腳被上拉電阻拉高，復位周期結束。

實現ds18b20的復位代碼：
        void DS18_Reset()
        {
                  GPK1.PUD = 0;                                       //GPK1_1 禁止上下拉
                  GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4;   //設置GPK1_1為輸出引腳
                  GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1);                                 //設置GPK1_1 輸出‘0’，拉低DQ引腳
                  delay_us(700);                                                                //延時 600us
                  GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                                      //GPK1_1釋放總線
                  GPK1.CON &= ~(0xF << 4);                                             //設置GPK1_1為輸入引腳
                  while(GPK1.DAT & (0x1 << 1));                     //等待DS18B20應答信號 （DQ引腳低電平）
                  while(!(GPK1.DAT & (0x1 << 1)));
                                    //等待DS18B20應答信號結束（DQ引腳高電平）
         }

(二)ds18b20寫時序和函數實現

當我們需要從DS18B20寫數據的時候，必須嚴格DS18B20的寫時序，進行操作。

向DS18B20寫邏輯0操作：

（1）4412拉低DQ引腳，寫周期開始。

（2）DQ引腳保持低電平15us左右。

（3）DQ引腳繼續保持低電平20us--45us。

（4）釋放總線。

向DS18B20寫邏輯1操作：

（1）4412拉低DQ引腳，寫周期開始。

（2）DQ引腳上的低電平保持大于1us后，拉高DQ引腳 ，總共15us。

（3）DQ引腳繼續保持高電平20us—45us

（4）釋放總線。

實現向DS18B20寫入一個字節代碼：

void DS18_Write(unsigned char data)
         {
                  unsigned char i;
                  GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4;     //設置GPK1_1為輸出引腳
        
                  for(i = 0; i < 8; i++)
                  {
                            GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                          //設置GPK1_1 輸出1
                            delay_us(1);                                  //延時1us
                            GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1);                                                //設置GPK1_1 輸出0形成下降沿
                            delay_us(12);                                 //延時12us，大于1us小于15us
                            if(data & 0x1)                                                                //如果數據低位為1
                            GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                     //設置GPK1_1 輸出1
                            delay_us(40);                                                               //延時40us
                            data = data >> 2;                               //數據右移1位
                  }
         }

(三)ds18b20寫時序和函數實現

當我們需要從DS18B20讀數據的時候，必須嚴格DS18B20的讀時序，進行操作。

（1）通過4412拉低DQ引腳，讀周期開始。

（2）DQ引腳上的低電平至少保持1us 的時間，然后釋放引腳。

（3）4412延時幾us（留物理電平反應時間），讀取DQ引腳的數據。

注意：根據圖中MASTER SAMPLES指示，從拉低電平轉換開始，留給物理電平轉換時間，到后4412的對DQ引腳讀取操作應給在15us之內完成。

（4）15us后讀時隙結束時，DQ引腳將通過外部上拉電阻拉回高電平。

4412延時45us等待讀周期結束。

實現向DS18B20讀入一個字節數據代碼：

unsigned char DS18_Read()
         {
                  unsigned char i, Temp = 0;                                                       //初始化接受變量Temp為0
                  for(i = 0; i < 8; i++)
                  {
                            GPK1.CON = (GPK1.CON & ~(0xF << 4)) | 0x1 << 4;  //設置GPK1_1為輸出引腳
                            GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                                 //設置GPK1_1 輸出1
                            GPK1.DAT &= ~(0x1 << 1);                                                        //設置GPK1_1 輸出0,形成下降沿
                            GPK1.DAT |= 0x1 << 1;                                                      //GPK1_1釋放總線
                            GPK1.CON &= ~(0xF << 4);                                           //設置GPK1_1為輸出引腳
                            Temp >>= 1;                                    //接受變量右移1位
                            if(GPK1.DAT & (0x1 << 1))                                                        //讀取DQ引腳，如果DQ為1
                            Temp |= 0x80;                              //接受變量Temp，高位置1
                            delay_us(30);                                   //延時30us
                  }
                  return Temp;
                                          //返回接受變量
         }