2021年12月24日 | 51单片机系列——单总线通信方式——DS18B20温度检测的设计

这个电路仿真的原理是因为：根据普中科技上的编程（一模一样），但用proteus7.8仿真的时候却仿真不出来，经过小编的一段时间的思考解决了用软件仿真DS18B20温度检测的电路。我先讲仿真电路图与源码分享给大家。

仿真电路图：

temp.h //温度检测模块头文件

#ifndef __TEMP_H_

#define __TEMP_H_

#include

//---重定义关键词---//

#ifndef uchar

#define uchar unsigned char

#endif

#ifndef uint 

#define uint unsigned int

#endif

//--定义使用的IO口--//

sbit DSPORT=P3^7;

//--声明全局函数--//

void Delay1ms(uint );

uchar Ds18b20Init();

void Ds18b20WriteByte(uchar com);

uchar Ds18b20ReadByte();

void  Ds18b20ChangTemp();

void  Ds18b20ReadTempCom();

int Ds18b20ReadTemp();

#endif

temp.c //温度检测模块的驱动函数库文件

#include"temp.h"

#include

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Delay1ms

* 函数功能     : 延时函数

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void Delay1ms(uint y)  

{

 uint x;

 for( ; y>0; y--)

 {

  for(x=110; x>0; x--);

 }

}

/*延时500us函数*/

void delay500us(void)   //误差 0us

{

    unsigned char a,b;

    for(b=71;b>0;b--)

        for(a=2;a>0;a--);

}

/*延时80us函数*/

void delay80us(void)   //误差 0us

{

    unsigned char a,b;

    for(b=11;b>0;b--)

        for(a=2;a>0;a--);

}

/*延时48us函数*/

void delay48us(void)   //误差 0us

{

    unsigned char a,b;

    for(b=9;b>0;b--)

        for(a=1;a>0;a--);

}

/*延时6us函数*/

void delay6us(void)   //误差 0us

{

    unsigned char a;

    for(a=1;a>0;a--);

    _nop_();  //if Keil,require use intrins.h

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20Init

* 函数功能     : 初始化

* 输    入         : 无

* 输    出         : 初始化成功返回1，失败返回0

*******************************************************************************/

uchar Ds18b20Init()

{

 uchar i;

 DSPORT = 0;    //将总线拉低480us~960us

    delay500us();

 DSPORT = 1;   //然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15us~60us后总线拉低

 i = 0;

 while(DSPORT) //等待DS18B20拉低总线

 {

  delay80us();

  i++;

  if(i>5)//等待>5MS

  {

   return 0;//初始化失败

  }

 }

 return 1;//初始化成功

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20WriteByte

* 函数功能     : 向18B20写入一个字节

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void Ds18b20WriteByte(uchar dat)

{

 uint i, j;

 for(j=0; j<8; j++)

 {

  DSPORT = 0;         //每写入一位数据之前先把总线拉低1us

  i++;

  DSPORT = dat & 0x01;  //然后写入一个数据，从最低位开始

  delay80us();

  DSPORT = 1; //然后释放总线，至少1us给总线恢复时间才能接着写入第二个数值

  dat >>= 1;

 }

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20ReadByte

* 函数功能     : 读取一个字节

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

uchar Ds18b20ReadByte()

{

 uchar byte, bi;

 uint i, j; 

 for(j=8; j>0; j--)

 {

  DSPORT = 0;//先将总线拉低1us

  i++;

  DSPORT = 1;//然后释放总线

     delay6us();   //误差 0us

  bi = DSPORT;  //读取数据，从最低位开始读取

  /*将byte左移一位，然后与上右移7位后的bi，注意移动之后移掉那位补0。*/

  byte = (byte >> 1) | (bi << 7);        

  delay48us();   //误差 0us

  DSPORT = 1;

 }    

 return byte;

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20ChangTemp

* 函数功能     : 让18b20开始转换温度

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void  Ds18b20ChangTemp()

{

 Ds18b20Init();

 Delay1ms(1);

 Ds18b20WriteByte(0xcc);  //跳过ROM操作命令   

 Ds18b20WriteByte(0x44);     //温度转换命令

 //Delay1ms(100); //等待转换成功，而如果你是一直刷着的话，就不用这个延时了  

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20ReadTempCom

* 函数功能     : 发送读取温度命令

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void  Ds18b20ReadTempCom()

{ 

 Ds18b20Init();

 Delay1ms(1);

 Ds18b20WriteByte(0xcc);  //跳过ROM操作命令

 Ds18b20WriteByte(0xbe);  //发送读取温度命令

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Ds18b20ReadTemp

* 函数功能     : 读取温度

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

int Ds18b20ReadTemp()

{

 int temp = 0;

 uchar tmh, tml;

 Ds18b20ChangTemp();     //先写入转换命令

 Ds18b20ReadTempCom();   //然后等待转换完后发送读取温度命令

 tml = Ds18b20ReadByte();  //读取温度值共16位，先读低字节

 tmh = Ds18b20ReadByte();  //再读高字节

 temp = tmh;

 temp <<= 8;

 temp |= tml;

 return temp;

}

main.c //主函数

/**************************************************************************************

*                DS18B20温度传感器实验              *

实现现象：下载程序后，在温度传感器接口处，按照丝印方向插好温度传感器，数码管就会显示

   检测的温度值，

注意事项：                      

***************************************************************************************/

#include "reg52.h"    //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器

#include"temp.h" 

typedef unsigned int u16;   //对数据类型进行声明定义

typedef unsigned char u8;

sbit LSA=P2^2;

sbit LSB=P2^3;

sbit LSC=P2^4;

char num=0;

u8 DisplayData[8];

u8 code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : delay

* 函数功能     : 延时函数，i=1时，大约延时10us

*******************************************************************************/

void delay(u16 i)

{

 while(i--); 

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : datapros()

* 函数功能     : 温度读取处理转换函数

* 输    入         : temp

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void datapros(int temp)   

{

    float tp;  

 if(temp< 0)    //当温度值为负数

   {

  DisplayData[0] = 0x40;    //   -

  //因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1，再取反求出原码

  temp=temp-1;

  temp=~temp;

  tp=temp;

  temp=tp*0.0625*100+0.5; 

  //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点

  //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就

  //算加上0.5，还是在小数点后面。

   }

  else

   {   

  DisplayData[0] = 0x00;

  tp=temp;//因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量

  //如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身

  temp=tp*0.0625*100+0.5; 

  //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点

  //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就

  //算加上0.5，还是在小数点后面。

 }                

 DisplayData[1] = smgduan[temp / 10000];

 DisplayData[2] = smgduan[temp % 10000 / 1000];

 DisplayData[3] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80;

 DisplayData[4] = smgduan[temp % 100 / 10];

 DisplayData[5] = smgduan[temp % 10];

}

/*******************************************************************************

* 函数名         :DigDisplay()

* 函数功能   :数码管显示函数

* 输入           : 无

* 输出           : 无

*******************************************************************************/

void DigDisplay()

{

 u8 i;

 for(i=0;i<6;i++)

 {

  switch(i)  //位选，选择点亮的数码管，

  {

   case(0):

    LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位

   case(1):

    LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位

   case(2):

    LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位

   case(3):

    LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位

   case(4):

    LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位

   case(5):

    LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位 

  }

  P0=DisplayData[5-i];//发送数据

  delay(100); //间隔一段时间扫描 

  P0=0x00;//消隐

 }  

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名       : main

* 函数功能   : 主函数

* 输    入       : 无

* 输    出      : 无

*******************************************************************************/

void main()

{ 

 while(1)

 {

  datapros(Ds18b20ReadTemp());  //数据处理函数

  DigDisplay();//数码管显示函数  

 }  

}

仿真后的结果：下图分别是显示正数/负数温度：

为什么用普中科技的程序在仿真软件上显示的结果就不理想呢？
小编经过反复的软件仿真验证发现：软件仿真时对时序的要求极高，例如在编程DS18B20的读写函数和初始化函数时，它们的时序应满足下图：

从三张图中看出需要延时函数的处理。

**结论：**普中科技在编写读写和初始化函数时，延时大都通过while（i）{i–;}或几个i++，来完成延时的，如果你尝试使用一下Debug调试一下，会发现这种延时并不准确，相差还很大。在硬件实战时这种不准确的延时也许影响不大（有时候可能还需要这样的做）。