第一部分：DS18B20的封裝和管腳定義
首先，我們來認(rèn)識(shí)一下DS18B20這款芯片的外觀和針腳定義，DS18B20芯片的常見封裝為TO-92，也就是普通直插三極管的樣子，當(dāng)然也可以找到以SO（DS18B20Z）和μSOP（DS18B20U）形式封裝的產(chǎn)品，下面為DS18B20各種封裝的圖示及引腳圖。
了解了這些該芯片的封裝形式，下面就要說到各個(gè)管腳的定義了，如下表即為該芯片的管腳定義：
上面的表中提到了一個(gè)“奇怪”的詞——“寄生電源”，那我有必要說明一下了，DS18B20芯片可以工作在“寄生電源模式”下，該模式允許DS18B20工作在無外部電源狀態(tài)，當(dāng)總線為高電平時(shí)，寄生電源由單總線通過VDD引腳，此時(shí)DS18B20可以從總線“竊取”能量，并將“偷來”的能量?jī)?chǔ)存到寄生電源儲(chǔ)能電容（Cpp）中，當(dāng)總線為低電平時(shí)釋放能量供給器件工作使用。所以，當(dāng)DS18B20工作在寄生電源模式時(shí)，VDD引腳必須接地。
第二部分：DS18B20的多種電路連接方式
如下面的兩張圖片所示，分別為外部供電模式下單只和多只DS18B20測(cè)溫系統(tǒng)的典型電路連接圖。
（1）外部供電模式下的單只DS18B20芯片的連接圖
（2）外部供電模式下的多只DS18B20芯片的連接圖
這里需要說明的是，DS18B20芯片通過達(dá)拉斯公司的單總線協(xié)議依靠一個(gè)單線端口通訊，當(dāng)全部器件經(jīng)由一個(gè)三態(tài)端口或者漏極開路端口與總線連接時(shí)，控制線需要連接一個(gè)弱上拉電阻。在多只DS18B20連接時(shí)，每個(gè)DS18B20都擁有一個(gè)全球唯一的64位序列號(hào)，在這個(gè)總線系統(tǒng)中，微處理器依靠每個(gè)器件獨(dú)有的64位片序列號(hào)辨認(rèn)總線上的器件和記錄總線上的器件地址，從而允許多只DS18B20同時(shí)連接在一條單線總線上，因此，可以很輕松地利用一個(gè)微處理器去控制很多分布在不同區(qū)域的DS18B20，這一特性在環(huán)境控制、探測(cè)建筑物、儀器等溫度以及過程監(jiān)測(cè)和控制等方面都非常有用。
對(duì)于DS18B20的電路連接，除了上面所說的傳統(tǒng)的外部電源供電時(shí)的電路連接圖，DS18B20也可以工作在“寄生電源模式”，而下圖則表示了DS18B20工作在“寄生電源模式”下的電路連接圖。沒錯(cuò)，這樣就可以使DS18B20工作在寄生電源模式下了，不用額外的電源就可以實(shí)時(shí)采集到位于多個(gè)地點(diǎn)的溫度信息了。
第三部分：DS18B20內(nèi)部寄存器解析及工作原理
介紹完DS18B20的封裝、針腳定義和連接方式后，我們有必要了解DS18B20芯片的各個(gè)控制器、存儲(chǔ)器的相關(guān)知識(shí)，如下圖所示，為DS18B20內(nèi)部主要寄存器的結(jié)果框圖。
結(jié)合圖中的內(nèi)部寄存器框圖，我們先簡(jiǎn)單說一下DS18B20芯片的主要寄存器工作流程，而在對(duì)DS18B20工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明前，有必要先上幾張相關(guān)圖片：
（1）DS18B20內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)圖
（2）DS18B20主要寄存器數(shù)據(jù)格式圖示
（3）DS18B20通訊指令圖
了解了這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，下面說一下DS18B20芯片的工作原理。
DS18B20啟動(dòng)后將進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測(cè)量和AD轉(zhuǎn)換時(shí)，總線控制器（多為單片機(jī)）發(fā)出[44H]指令完成溫度測(cè)量和AD轉(zhuǎn)換（其他功能指令見上面的指令表），DS18B20將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個(gè)字節(jié)的形式存儲(chǔ)到高速暫存器的溫度寄存器中，然后，DS18B20繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng)DS18B20芯片由外部電源供電時(shí)，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時(shí)隙”（詳見本帖的“DS18B20時(shí)隙圖”），從而讀出測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)通過總線完成與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通訊（DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中由DQ引腳返回0，轉(zhuǎn)換結(jié)束則返回1。如果DS18B20由寄生電源供電，除非在進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換時(shí)總線被一個(gè)強(qiáng)上拉拉高，否則將不會(huì)有返回值）。另外，DS18B20在完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，會(huì)將溫度值與存儲(chǔ)在TH（高溫觸發(fā)器）和TL（低溫觸發(fā)器）中各一個(gè)字節(jié)的用戶自定義的報(bào)警預(yù)置值進(jìn)行比較，寄存器中的S標(biāo)志位（詳見寄存器格式圖示中的“TH和TL寄存器格式”圖示）指出溫度值的正負(fù)（S=0時(shí)為正，S=1時(shí)為負(fù)），如果測(cè)得的溫度高于TH或者低于TL數(shù)值，報(bào)警條件成立，DS18B20內(nèi)部將對(duì)一個(gè)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位，此時(shí)，總線控制器通過發(fā)出報(bào)警搜索命令[ECH]檢測(cè)總線上所有的DS18B20報(bào)警標(biāo)識(shí)，然后，對(duì)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位的DS18B20將響應(yīng)這條搜索命令。
第四部分：針對(duì)DS18B20的單片機(jī)編程
針對(duì)DS18B20的編程，可以理解為總線控制器通過相關(guān)指令操作器件或者器件中的相應(yīng)寄存器，從而完成器件也總線控制器的數(shù)據(jù)通信，所以要真正搞定DS18B20的通訊編程，還需要詳細(xì)的了解該芯片的各種寄存器結(jié)構(gòu)、寄存器數(shù)據(jù)格式和相關(guān)的指令系統(tǒng)，下面我們就結(jié)合上面圖示，說說DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
DS18B20的每個(gè)暫存器都有8bit存儲(chǔ)空間，用來存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)據(jù)，其中byte0和byte1分別為溫度數(shù)據(jù)的低位和高位，用來儲(chǔ)存測(cè)量到的溫度值，且這兩個(gè)字節(jié)都是只讀的；byte2和byte3為TH、TL告警觸發(fā)值的拷貝，可以在從片內(nèi)的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM中讀出，也可以通過總線控制器發(fā)出的[48H]指令將暫存器中TH、TL的值寫入到EEPROM，掉電后EEPROM中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；byte4的配置寄存器用來配置溫度轉(zhuǎn)換的精確度（最大為12位精度）；byte5、6、7為保留位，禁止寫入；byte8亦為只讀存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)以上8字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼。
參考上面的DS18B20通訊指令圖，即為DS18B20芯片中主要寄存器的數(shù)據(jù)格式和必要的個(gè)別標(biāo)識(shí)位說明，只要做到對(duì)寄存器數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的控制，就可以很容易的完成DS18B20的程序編寫，而對(duì)于總線控制器發(fā)出的控制指令，我們需要知道，DS18B20的指令包括ROM指令和功能指令，其中ROM指令用來進(jìn)行ROM的操作，而功能指令則可以控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換，寄存器操作等功能性工作。一旦總線控制器檢測(cè)到一個(gè)存在脈沖，它就會(huì)發(fā)出一條ROM指令，如果總線上掛載多只DS18B20，這些指令將利用器件獨(dú)有的64位ROM片序列碼選出特定的要進(jìn)行操作的器件，同樣，這些指令也可以識(shí)別哪些器件符合報(bào)警條件等。在總線控制器發(fā)給要連接的DS18B20一條ROM指令后，就可以發(fā)送一條功能指令完成相關(guān)的工作了，也就是說，總線控制器在發(fā)起一條DS18B20功能指令前，需要首先發(fā)出一條ROM指令。了解了這些功能指令的功能和用法，再對(duì)DS18B20編程就容易多了！~
第五部分：DS18B20芯片的兩點(diǎn)使用心得
（1）對(duì)TH（高溫觸發(fā)寄存器）和TL（低溫觸發(fā)寄存器）的操作心得
針對(duì)于DS18B20中TH（高溫觸發(fā)寄存器）和TL（低溫觸發(fā)寄存器），可以找到的代碼資料很少，而如果在某一測(cè)溫系統(tǒng)中需要用到TH和TL寄存器時(shí)，其實(shí)不必覺得無從下手，參見本帖中的“DS18B20寄存器結(jié)構(gòu)”，總線控制器的讀操作將從位0開始逐步向下讀取數(shù)據(jù)，直到讀完位8，而且TH和TL寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式和片內(nèi)其他寄存器是相同的，當(dāng)然，針對(duì)TH和TL寄存器的讀寫和其他片內(nèi)寄存器的讀寫也是相同的，所以在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)DS18B20初始化完成后，首先通過總線控制器發(fā)出的[B8H]指令將EEPROM中保存的數(shù)據(jù)召回到暫存器的TH和TL中，然后通過總線控制器發(fā)出的“讀時(shí)隙”對(duì)器件暫存器進(jìn)行讀操作，只要將讀到的每8bit數(shù)據(jù)及時(shí)獲取，就可以很容易地通過總線控制器讀出TH和TL寄存器數(shù)據(jù)；總線控制器對(duì)器件的寫操作原理亦然，換句話說，只要掌握了其他寄存器的操作編程，就完全可以很容易地對(duì)TH和TL這兩個(gè)報(bào)警值寄存器進(jìn)行讀寫操作。同時(shí)，可以通過[48H]指令將TH和TL寄存器數(shù)據(jù)拷貝到EEPROM中進(jìn)行保存。
（2）對(duì)DS18B20通訊時(shí)隙的掌握心得
在由DS18B20芯片構(gòu)建的溫度檢測(cè)系統(tǒng)中，采用達(dá)拉斯公司獨(dú)特的單總線數(shù)據(jù)通訊方式，允許在一條總線上掛載多個(gè)DS18B20，那么，在對(duì)DS18B20的操作和控制中，由總線控制器發(fā)出的時(shí)隙信號(hào)就顯得尤為重要。如下圖所示，分別為DS18B20芯片的上電初始化時(shí)隙、總線控制器從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)隙、總線控制器向DS18B20寫入數(shù)據(jù)時(shí)隙的示意圖，在系統(tǒng)編程時(shí)，一定要嚴(yán)格參照時(shí)隙圖中的時(shí)間數(shù)據(jù)，做到精確的把握總線電平隨時(shí)間（微秒級(jí)）的變化，才能夠順利地控制和操作DS18B20。另外，需要注意到不同單片機(jī)的機(jī)器周期是不盡相同的，所以，程序中的延時(shí)函數(shù)并不是完全一樣，要根據(jù)單片機(jī)不同的機(jī)器周期有所改動(dòng)。在平常的DS18B20程序調(diào)試中，若發(fā)現(xiàn)諸如溫度顯示錯(cuò)誤等故障，基本上都是由于時(shí)隙的誤差較大甚至?xí)r隙錯(cuò)誤導(dǎo)致的，在對(duì)DS18B20編程時(shí)需要格外注意。
上電初始化時(shí)隙圖
數(shù)據(jù)讀取時(shí)通訊總線的時(shí)隙圖
數(shù)據(jù)寫入時(shí)通訊總線的時(shí)隙圖
DS18B20測(cè)溫芯片做的數(shù)碼管顯示溫度計(jì)程序
下列程序也是用網(wǎng)上的程序進(jìn)行修改，主要改動(dòng)部分是顯示輸出部分，而溫度轉(zhuǎn)換是采用的查表法（具體原理還沒有看懂），但該程序經(jīng)過編譯，100%通過。STC12C5A60S2.h頭文件下載：http://www.zg4o1577.cn/mcu/2564.html
#include < STC12C5A60S2.h >
#include < intrins.h >
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
bit presence ;
//***************************************************************************************************//
sbit DQ = P1^6 ; //定義DS18B20端口DQ
sbit LED_A =P4 ^ 4; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_B =P0 ^ 6; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_C =P3 ^ 0; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_D =P3 ^ 2; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_E =P3 ^ 3; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_F =P4 ^ 5; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_G =P4 ^ 7; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED_DP =P3 ^ 1; //設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
sbit LED1= P2^7 ; //定義LED數(shù)碼管位腳
sbit LED2= P4^6 ;
sbit LED3= P0^7 ;
sbit LED4= P1^7 ;
//***************************************************************************************************//
unsigned char data temp_data[2] = {0x00,0x00} ;
unsigned char data display[5] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00} ;
unsigned char code ditab[16] = {0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,
0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09} ;
unsigned char code mytab[4] = {0xF9,0xB0,0x92,0x99} ;//純粹用來測(cè)試，可刪除
//***************************************************************************************************//
const uchar tab[]={ /* 根據(jù)共陰極字型編碼表獲取0~9，A~B字型代碼 */
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,//0~3
0x66,0x6D,0x7D,0x07,//4~7
0x7F,0x6F,0x77,0x7C,//8~b
0x39,0x5E,0x79,0x71,//c~f
0x00//mie
};
//***************************************************************************************************//
const uchar tab1[]={ /* 根據(jù)共陽極字型編碼表獲取0~9，A~B字型代碼 */
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,//0~3
0x99,0x92,0x82,0xF8,//4~7
0x80,0x90,0x88,0x83,//8~b
0xC6,0xA1,0x86,0x8E,//c~f
0xff//mie
};
#define delayNOP() ; {_nop_() ;_nop_();_nop_() ;_nop_() ;} ;
/*******************************************************************/
void delay1(int ms)
{
unsigned char y ;
while(ms--)
{
for(y = 0 ; y<250 ; y++)
{
_nop_() ;
_nop_() ;
_nop_() ;
_nop_() ;
}
}
}
/******************************************************************/
/*us級(jí)延時(shí)函數(shù) */
/*******************************************************************/
void Delay(unsigned int num) //延時(shí)6us，誤差 0us
{
unsigned char a;
while(num--!=0)
{for(a=15;a>0;a--);}
}
/*void Delay(unsigned int num)
{
while( --num ) ;
}
*/
/*********************************************************************************************/
void PUTLED (unsigned char d){ //LED段輸入
unsignedchar i;
i= d & 0x01;
if(i== 0x00){ LED_A = 0;}
i= d & 0x02;
if(i== 0x00){ LED_B = 0;}
i= d & 0x04;
if(i== 0x00){ LED_C = 0;}
i= d & 0x08;
if(i== 0x00){ LED_D = 0;}
i= d & 0x10;
if(i== 0x00){ LED_E = 0;}
i= d & 0x20;
if(i== 0x00){ LED_F = 0;}
i= d & 0x40;
if(i== 0x00){ LED_G = 0;}
i= d & 0x80;
if(i== 0x00){ LED_DP = 0;}
}
/*******************************************************************/
void dis_off(void){
LED_A =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_B =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_C =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_D =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_E =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_F =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_G =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED_DP =1;//設(shè)置LED點(diǎn)陣屏連接的I/O口
LED1= 0 ;
LED2= 0;
LED3=0 ;
LED4= 0 ;
}
/*******************************************************************/
void displayLED(void){
dis_off();
PUTLED(tab1[display[3]]);//顯示百位
LED1=1;
Delay(150);
dis_off();
PUTLED(tab1[display[2]]);//顯示十位
LED2=1;
Delay(150);
dis_off();
PUTLED(0x7f&tab1[display[1]]);//顯示個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)
LED3=1;
Delay(150);
dis_off();
PUTLED(tab1[display[0]]);//顯示小數(shù)位
LED4=1;
Delay(150);
dis_off();
}
/*******************************************************************/
/*初始化ds1820 */
/*******************************************************************/
Init_DS18B20(void)
{
DQ = 1 ; //DQ復(fù)位
Delay(8) ; //稍做延時(shí)
DQ = 0 ; //單片機(jī)將DQ拉低
Delay(90) ; //精確延時(shí)大于 480us
DQ = 1 ; //拉高總線
Delay(8) ;
presence = DQ ; //如果=0則初始化成功 =1則初始化失敗
Delay(100) ;
DQ = 1 ;
return(presence) ; //返回信號(hào)，0=presence,1=no presence
}
/* 讀一個(gè)字節(jié) */
/*******************************************************************/
ReadOneChar(void)
{
unsigned char i = 0 ;
unsigned char dat = 0 ;
for (i = 8 ; i > 0 ; i--)
{
DQ = 0 ; // 給脈沖信號(hào)
dat >>= 1 ;
DQ = 1 ; // 給脈沖信號(hào)
if(DQ)
dat |= 0x80 ;
Delay(4) ;
}
return (dat) ;
}
/* 寫一個(gè)字節(jié) */
/*******************************************************************/
WriteOneChar(unsigned char dat)
{
unsigned char i = 0 ;
for (i = 8 ; i > 0 ; i--)
{
DQ = 0 ;
DQ = dat&0x01 ;
Delay(5) ;
DQ = 1 ;
dat>>=1 ;
}
}
/* 讀取溫度 */
/*******************************************************************/
Read_Temperature(void)
{
Init_DS18B20() ;
WriteOneChar(0xCC) ; // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作
WriteOneChar(0x44) ; // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換
Init_DS18B20() ;
WriteOneChar(0xCC) ; //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作
WriteOneChar(0xBE) ; //讀取溫度寄存器
temp_data[0] = ReadOneChar() ; //溫度低8位
temp_data[1] = ReadOneChar() ; //溫度高8位
}
/* 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與溫度顯示 */
/*******************************************************************/
Disp_Temperature()
{
display[4]=temp_data[0]&0x0f ;
display[0]=ditab[display[4]] ; //查表得小數(shù)位的值
display[4]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<<4);
display[3]=display[4]/100 ;
display[1]=display[4]%100 ;
display[2]=display[1]/10 ;
display[1]=display[1]%10 ;
if(display[3]==0x00) //高位為0，不顯示
{
display[3]=16 ;
if(display[2]==0x00) //次高位為0，不顯示
display[2]=16 ;
}
}
/* 主函數(shù) */
/************************************/
void main()
{ P0M1=0x00;
P0M0=0x80;
P1M1=0x00;
P1M0=0x80;
P2M1=0x00;
P2M0=0x80;
P4M1=0x00;
P4M0=0x40;
P4SW= 0xff; //啟動(dòng)P4接口
while(1)
{
Read_Temperature() ;
Disp_Temperature() ;
displayLED();
}
}
好了，帖子寫到這里，基本上算是告一段落了，我們描述了DS18B20測(cè)溫芯片的封裝、管腳定義、電路連接方式、內(nèi)部寄存器的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式、通信時(shí)隙和功能/控制指令，最后希望這篇帖子可以幫助到正在或者將要使用到DS18B20測(cè)溫芯片的壇友，謝謝大家！
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