51单片机DS18B20使用

介绍

DS18B20是一款常用的数字温度传感器，具有高精度、单总线接口和低功耗等特点。它可以直接与51单片机连接，通过简单的通信协议读取温度数据。本文将详细介绍如何在51单片机中使用DS18B20传感器，并提供代码示例和实际应用案例。

DS18B20工作原理

DS18B20采用单总线（1-Wire）通信协议，只需要一根数据线即可与单片机进行通信。传感器内部包含温度传感器和ADC（模数转换器），能够将温度转换为数字信号输出。

主要特点

温度测量范围：-55°C 到 +125°C
精度：±0.5°C（-10°C 到 +85°C）
单总线接口，节省I/O资源
可编程分辨率：9到12位

硬件连接

DS18B20与51单片机的连接非常简单，通常只需要三个引脚：

VCC：接电源（3.3V或5V）
GND：接地
DQ：数据线，接单片机的I/O口

备注

DS18B20的数据线DQ需要接一个4.7kΩ的上拉电阻，以确保通信稳定。

软件实现

初始化

在使用DS18B20之前，需要进行初始化操作。初始化过程包括发送复位脉冲和检测传感器的存在。

c
#include <reg52.h>

sbit DQ = P3^7;  // 假设DS18B20的数据线连接到P3.7

void DS18B20_Init() {
    DQ = 1;  // 释放总线
    DQ = 0;  // 拉低总线，发送复位脉冲
    delay_us(480);  // 延时480us
    DQ = 1;  // 释放总线
    delay_us(60);  // 延时60us
    if (DQ == 0) {  // 检测传感器是否存在
        // 传感器存在
    } else {
        // 传感器不存在
    }
    delay_us(480);  // 延时480us
}

读取温度

读取温度的过程包括发送读取温度命令和读取温度数据。DS18B20的温度数据以16位二进制补码形式存储，需要转换为实际温度值。

c
unsigned char DS18B20_ReadByte() {
    unsigned char i, dat = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = 0;  // 拉低总线
        dat >>= 1;
        DQ = 1;  // 释放总线
        if (DQ) {
            dat |= 0x80;
        }
        delay_us(60);  // 延时60us
    }
    return dat;
}

void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat) {
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = 0;  // 拉低总线
        DQ = dat & 0x01;  // 发送最低位
        delay_us(60);  // 延时60us
        DQ = 1;  // 释放总线
        dat >>= 1;
    }
}

float DS18B20_ReadTemp() {
    unsigned char tempL, tempH;
    int temp;
    float temperature;
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xCC);  // 跳过ROM命令
    DS18B20_WriteByte(0x44);  // 启动温度转换
    delay_ms(750);  // 等待转换完成
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xCC);  // 跳过ROM命令
    DS18B20_WriteByte(0xBE);  // 读取温度命令
    tempL = DS18B20_ReadByte();  // 读取温度低字节
    tempH = DS18B20_ReadByte();  // 读取温度高字节
    temp = (tempH << 8) | tempL;  // 合并高低字节
    temperature = temp * 0.0625;  // 转换为实际温度值
    return temperature;
}

实际应用案例

假设我们需要设计一个温度监控系统，当温度超过30°C时，点亮一个LED灯。

c
sbit LED = P1^0;  // 假设LED连接到P1.0

void main() {
    float temperature;
    while (1) {
        temperature = DS18B20_ReadTemp();
        if (temperature > 30) {
            LED = 0;  // 点亮LED
        } else {
            LED = 1;  // 熄灭LED
        }
        delay_ms(1000);  // 延时1秒
    }
}

总结

通过本文的学习，你应该已经掌握了如何在51单片机中使用DS18B20温度传感器。我们介绍了DS18B20的工作原理、硬件连接和软件实现，并提供了一个实际应用案例。希望这些内容能够帮助你在项目中更好地使用DS18B20传感器。

附加资源

练习

修改代码，使温度超过35°C时，LED闪烁。
尝试使用多个DS18B20传感器，并读取它们的温度数据。
将温度数据通过串口发送到PC，并在PC上显示。

提示

在实际项目中，建议使用硬件定时器来精确控制延时，以提高系统的稳定性和响应速度。

介绍​

DS18B20工作原理​

主要特点​

硬件连接​

软件实现​

初始化​

读取温度​

实际应用案例​

总结​

附加资源​

练习​

介绍