51单片机与DS18B20温度传感器

介绍

DS18B20是一种常用的数字温度传感器，采用单总线接口，可以通过一根数据线与微控制器通信。它具有测量精度高、使用方便、性价比高等特点，因此广泛应用于各种温度测量场景。

应用使用场景

• 智能家居：空调、暖气系统温度监控。
• 工业控制：设备环境温度监控和保护。
• 农业：温室、大棚内温度监控。
• 物联网：基于温度感知的智能设备。

原理解释

DS18B20是一个数字温度传感器，其内部包含温度传感器和A/D转换电路。传感器通过测量温度并将其转换为数字信号，然后通过单根数据线传送给单片机，实现温度数据的读取和处理。

单总线协议

DS18B20的数据通信采用单总线协议，即仅需一根数据线进行双向通信。同时，它支持多个传感器并联在同一条数据线上，每个传感器都有唯一的64位序列号。

算法原理流程图

算法原理解释

1. 初始化51单片机，通过设置相关寄存器准备好与DS18B20进行通信。
2. 复位DS18B20，使其准备接受命令。
3. 发送“跳过ROM”命令（0xCC），选择所有连接在总线上的传感器。
4. 发送“启动温度转换”命令（0x44），开始进行温度转换。
5. 等待转换完成，这个时间大约需要750ms。
6. 再次复位DS18B20。
7. 发送“跳过ROM”命令。
8. 发送“读取温度”命令（0xBE）。
9. 从DS18B20读取两个字节的温度数据。
10. 根据读回来的数据计算实际温度值。
11. 显示或处理计算出的实际温度数据。

实际详细应用代码示例实现

硬件连接

• 51单片机的任意IO口接DS18B20的数据引脚。
• DS18B20的电源引脚VDD接5V，GND接地。

代码实现

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

sbit DQ = P3^7;

void Delay(unsigned int time) {
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < time; i++)
        for (j = 0; j < 120; j++);
}

void Init_DS18B20(void) {
    DQ = 0;  // 发送复位脉冲
    Delay(80);  // 保持480us
    DQ = 1;  // 拉高电平
    Delay(14);  // 等待15~60us以检测存在脉冲
}

unsigned char ReadByte(void) {
    unsigned char i, byte = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = 0;
        _nop_(); _nop_();
        DQ = 1;
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        if (DQ)
            byte |= (1 << i);
        Delay(4);
    }
    return byte;
}

void WriteByte(unsigned char data) {
    unsigned char i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        DQ = 0;
        DQ = data & 0x01;
        Delay(5);
        DQ = 1;
        data >>= 1;
    }
}

void main() {
    unsigned char temp_l, temp_h;
    int temp;
    
    while (1) {
        Init_DS18B20();
        WriteByte(0xCC);  // 跳过ROM指令
        WriteByte(0x44);  // 启动温度转换
        
        Delay(1000);  // 延时等待转换
        
        Init_DS18B20();
        WriteByte(0xCC);  // 跳过ROM指令
        WriteByte(0xBE);  // 读取暂存器命令
        
        temp_l = ReadByte();  // 读取低字节
        temp_h = ReadByte();  // 读取高字节
        
        temp = (temp_h << 8) + temp_l;  // 合并两字节数据
        temp = temp * 0.625;  // 转换成实际温度值，单位摄氏度
        
        // 在此处加入显示或处理温度数据的代码，例如通过串口输出到PC端
        
        Delay(1000);  // 延时一段时间再读下一次温度
    }
}

测试代码

通过上面的主函数，可以不断读取并处理温度数据。可以在 // 在此处加入显示或处理温度数据的代码 处加入适当的代码，如通过串口将温度数据发送到PC端显示。

部署场景

部署场景包括但不限于以下：

• 客户家中安装的智能温控系统。
• 工厂车间的温度监控与报警系统。
• 农业大棚的自动化管理系统。
• 任何需要实时温度监控的物联网设备。

材料链接

• DS18B20 Datasheet
• 51单片机资料

总结

通过上述的介绍与实现，我们了解了如何利用51单片机与DS18B20传感器进行温度测量。这些知识不仅可以应用于实际项目，还可以作为学习嵌入式开发的重要案例。

未来展望

未来，随着物联网和智能家居的发展，类似DS18B20这样的传感器将会更加普及。结合更强大的微控制器和通信技术，我们能够实现更复杂、更智能的温度控制和监测系统，为生活和生产带来更多便利。