DS18B20操作时序详解

现在我们要做的是让DS18B20进行一次温度的转换，那具体的操作就是1、主机先作个复位操作，2、主机再写跳过ROM的操作（CCH）命令，3、然后主机接着写个转换温度的操作命令，后面释放总线至少一秒，让DS18B20完成转换的操作。

在这里要注意的是每个命令字节在写的时候都是低字节先写//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111读取RAM内的温度数据。

同样，这个操作也要接照三个步骤。

1、主机发出复位操作并接收DS18B20的应答（存在）脉冲。

2、主机发出跳过对ROM操作的命令（CCH）。

3、主机发出读取RAM的命令（BEH），随后主机依次读取DS18B20发出的从第0一第8，共九个字节的数据。

如果只想读取温度数据，那在读完第0和第1个数据后就不再理会后面DS18B20发出的数据即可。

同样读取数据也是低位在前的。

整个操作的总线状态如下图：．初始化时序初始化时序：Muc :写0：拉低，480us(mimium)~960us(maxium) 释放总线15——60us Ds18b20 :写0：拉低，60~120us,总的应答时序(minimum)为480usMcu写18b20先拉高总线电平：写0,拉低电平60us~120us,(前15us,稳定数据，后45us供ds18b20采样) 先拉高总线电平：写1,拉低电平（1~15us）,再拉高总线(在15us内必须让高点平稳定，后45us供ds18b20采样)Mcu 读18b20Ds18b20向mcu写入数据Mcu将总线拉高：写0：ds18b20拉低电平15us，后45us释放总线（mcu必须在15us内完成采样,自己规定11us时采样），Mcu将总线拉高：写1：ds18b20拉总线1us，之后释放总线，（mcu必须在15us内完成采样），///注：所有的数据读取都是从低位开始。

DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输，其工作时序包括：初始化时序、写时序、读时序。

初始化时序DS18B20初始化时序主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答，若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。

作为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备，若没有检测到就一直在检测等待。

对DS18B20的写和读操作接下来就是主机发出各种操作命令，但各种操作命令都是向DS18B20写0和写1组成的命令字节，接收数据时也是从DS18B20读取0或1的过程，因此首先要搞清楚主机是如何进行写0、写1、读0和读1的。

写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒，写周期一开始作为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始，随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平；若主机想写1，在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。

而作为从机的DS18B20则在检测到总线被拉低后等待15微秒然后从15μs到45μs开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。

DS18B20写操作对于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个过程，读时序是从主机把单总线拉低之后，在1微秒之后就得释放单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。

DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束；若要送出1则释放总线为高电平。

主机在一开始拉低总线1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平1微秒在内的15微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为0，采样期内总线为高电平则确认为1，完成一个读时序过程，至少需要60μs才能完成。

DS18B20美国达拉斯公司生产的单总线协议的数字温度检测芯片，数据的写入与读取都在一根总线上进行操作，在总线上可以连接多个DS18B20，因为每个DS18B20都有唯一的光刻ROM序列号，所以可以进行ROM匹配，搜索指令进行选择相应的从机序列号。

编写DS18B20的检测程序主要包括：初始化函数（复位脉冲+存在脉冲），写数据函数，读取数据的函数。

对DS18B20的操作包括：初始化函数，ROM指令，RAM指令这三个部分。

接下来我先说一下这三个部分所对应的时序图的理解吧。

初始化：由于上拉电阻的存在，总线默认状态是高电平，接着主机将总线拉低，维持480us 到960us的时间，再接着就是释放总线，维持时间为15us到60us，接着就由从机发出一个低电平信号，将总线拉低，表示该DS18B20是正常地，或者说是存在的，其维持时间为60us 到240us。

上面一图是写入数据的时序图。

写时序：默认状态为高电平，先将总线拉低，至少维持1us 的延时时间，接着就往总线上进行写数据操作，接着DS18B20就开始采样数据了，整个过程时间为60us到120us。

下面一图是读取数据的时序图。

读时序：默认状态为高电平，先将总线拉低，接着在15us 之前，主机进行数据采样，其维持时间也为60us到120us。

下面是我在理解了DS18B20的原理之后所写的程序，调试成功了，且能实时读取外界温度的功能，这里是不读取小数部分的温度，只读取温度的正数值。

#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};sbit DQ=P2^2;sbit duan=P2^6;sbit wei=P2^7;//是在11.0592M赫兹的频率下void delay_ms(uint t){uint i;for(;t>0;t--)for(i=110;i>0;i--);} //约为tms的延时程序void delay(uint x){while(x--);}void init_ds18b20(){uchar n;DQ=1;delay(2); //约为38usDQ=0;delay(80); //约为800usDQ=1;delay(4); //约为58usn=DQ;delay(10); //约为110us}void write_byte(uchar dat){uchar i;for(i=0;i<8;i++){DQ=0; //无论是写0或写1都要有至少1us的低电平DQ=dat&0x01;//总线直接等于写入的数据（低位在前，高位在后）delay(4); //约为58usDQ=1; //释放总线，为下一步的数据变换做准备dat>>=1;//数据进行移位操作}delay(4);}uchar read_byte(){uchar i,value;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;value>>=1; //移位7次DQ=1; //先要释放总线，那样才能采样到有效数据if(DQ) //判断8次{value|=0x80;}delay(6); //约为78us}return value;}uchar read_temperature(){uchar a,b;init_ds18b20(); //每次操作指令前，都必须进行初始化设置write_byte(0xcc);//跳过ROM指令write_byte(0x44);//进行温度转换处理delay(300);//进行一定地延时约为3ms左右init_ds18b20();write_byte(0xcc);//跳过ROM操作write_byte(0xbe);//读取温度a=read_byte();//温度低字节b=read_byte();//温度高字节b<<=4;//b左移四位，低四位为0000b=b+(a&0xf0)>>4;//将a的低四位屏蔽，不取小数点，进行右移四位，合并成一个字节的数据return b;}void display(uchar aa,uchar bb) {duan=1;P0=table[aa];duan=0;P0=0xff;wei=1;P0=0xfe;wei=0;delay_ms(5);duan=1;P0=table[bb];duan=0;P0=0xff;wei=1;P0=0xfd;wei=0;delay_ms(5);}void main(){uchar num,shi,ge;while(1){num=read_temperature();shi=num/10; //分离出十位ge=num%10; //分离出个位display(shi,ge);}}。

Ds18b20在ds18b20中有很多的应用（需要的话需要在书或者在网上查找资料），这里只进行简单的温度测试应用。

（这里的延时是很严厉的）1、复位：程序先将out拉低，然后延时一段时间（在下面有个图）再将out拉高，延时一段时间，之后再读取存在信号，将存在信号返回（0表示器件存在，1表示器件不存在）。

uchar reset () //复位{uchar existpulse;out = 0;delay_1820 (30);out = 1;delay_1820 (3);existpulse = out;delay_1820 (30);return existpulse;}2、位写入函数：拉低数据线out开始写时间隙。

然后，如果写入的是1，则out=1；如果写入的是0，则out=0，之后需要延时是之在时间隙内保持电平值。

最后拉高out。

void wbit (uchar value)//写一位值{out = 0;if (value == 1)out = 1;elseout = 0;delay_1820 (5);out = 1;}3、字节写入函数：一个字节8位，利用位写入函数一个一个的写入。

void wbyte (uchar value) //写字节{uchar i, temp;for (i=0; i<8; ++i){temp = value >> i;temp = temp & 0x01;wbit (temp);delay_1820 (5);}}4、位读取函数：程序首先拉低数据线out开始读时间隙，然后再将out置1.延时一段时间将out的值读出来，最后将读出来的值返回。

uchar rbit () //读一位数{uchar i;out = 0;out = 1;for (i=0; i<3; i++);/////??????????!!!!!!!!!!!!return out;}5、字节读取函数：一个字节8位，利用位读取函数一个一个的读取。

DS18B20 工作原理及时序
DS18B20 原理与分析
DS18B20 是美国DALLAS 半导体公司继DS1820 之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。

与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且
可根据实际要求通过简单的编程实现9～12 位的数字值读数方式。

可以分别
在93.75 ms 和750 ms 内完成9 位和12 位的数字量，并且从DS18B20 读出的信息或写入DS18B20 的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来
源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20 供电，而无需额外电
源。

因而使用DS18B20 可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

他在测温精
度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820 有了很大的改进，给用
户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

1.DS18B20 简介
(1)独特的单线接口方式：DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可
实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。

(2)在使用中不需要任何外围元件。

(3)可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V。

(4)测温范围：-55 ~+125 ℃。

固有测温分辨率为0.5 ℃。

DS18B20工作过程及时序DS18B20内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器1提供一频率稳定的计数脉冲。

高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。

初始时，温度寄存器被预置成-55℃，每当计数器1从预置数开始减计数到0时，温度寄存器中寄存的温度值就增加1℃，这个过程重复进行，直到计数器2计数到0时便停止。

初始时，计数器1预置的是与-55℃DS18B20工作过程及时序DS18B20内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器1提供一频率稳定的计数脉冲。

高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。

初始时，温度寄存器被预置成-55℃，每当计数器1从预置数开始减计数到0时，温度寄存器中寄存的温度值就增加1℃，这个过程重复进行，直到计数器2计数到0时便停止。

初始时，计数器1预置的是与-55℃相对应的一个预置值。

以后计数器1每一个循环的预置数都由斜率累加器提供。

为了补偿振荡器温度特性的非线性性，斜率累加器提供的预置数也随温度相应变化。

计数器1的预置数也就是在给定温度处使温度寄存器寄存值增加1℃计数器所需要的计数个数。

DS18B20内部的比较器以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。

在计数器2停止计数后，比较器将计数器1中的计数剩余值转换为温度值后与0.25℃进行比较，若低于0.25℃，温度寄存器的最低位就置0；若高于0.25℃，最低位就置1；若高于0.75℃时，温度寄存器的最低位就进位然后置0。

这样，经过比较后所得的温度寄存器的值就是最终读取的温度值了，其最后位代表0.5℃，四舍五入最大量化误差为±，即0.25℃。

温度寄存器中的温度值以9位数据格式表示，最高位为符号位，其余8位以二进制补码形式表示温度值。

测温结束时，这9位数据转存到暂存存储器的前两个字节中，符号位占用第一字节，8位温度数据占据第二字节。

分布式测温中传感器时序与温度读取研究(1)2009-02-27 10:12:45 作者：王捷孙德辉来源：微计算机信息关键字：写时序读时序温度传感器温度采集1.引言在分布式测温系统中应用了大量的新型传感器DS18B20，DS18B20是单总线数字温度传感器其硬件接线简单，但时序非常复杂。

要实现温度的正确读取，既要有对DS18B20的ROM操作命令，又有一些功能命令。

这些命令的执行，既有一定顺序，又有特定含义。

都需要基于数字温度传感器初始化时序、写时序和读时序，按照严格的时序配合才能完成温度正确采集与读取。

因此要想正确使用单总线数字温度传感器，必须分析其时序关系，并且基于时序编制正确程序。

单总线数字温度传感器时序分析与应用研究具有及其重要意义。

2.数字温度传感器时序DS18B20与单片机只通过一条数据线连接，所以其数据的传输方式为串行方式。

为了正确读取温度值，必须严格按照时序配合关系，进行程序编制。

DS18B20有严格的通信协议来保证数据传输的正确性和完整性。

通信协议规定了总线上的多种信号的时序。

如：复位脉冲、响应脉冲、写0、写1、读0和读1等信号的时序。

DS18B20是在严格的时序控制下进行正常操作的。

换句话讲，就是用较为复杂的软件来换取简单的硬件接口。

因此要正确使用DS18B20，就必须了解其初始化时序、写时序和读时序。

2.1 数字温度传感器初始化时序初始化时序有时也称复位时序，它是数据线上所有传输过程的开始。

整个初始化过程由主设备发出的复位脉冲和DS18B20的响应脉冲组成。

在主设备初始化的过程中，主设备通过拉低数据线至少480μS，DS18B20即认为是接收到一个初始化脉冲，接着主设备释放数据线，在数据线上上拉电阻的作用下，数据线电平被拉高，并且主设备进入接收模式。

在DS18B20检测到上升沿后，延时15～60μS，接着通过拉低总线60～240μS以产生应答脉冲。

初始化时序如图2所示。

图1是图2、图3和图4的线型示意图。

主机控制ds18b20完成温度转换必须经过三个步骤：每次读写之前都要对ds18b20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对ds18b20进行预订的操作复位操作复位要求主机CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，当ds18b20收到信号后等待16~60微秒左右，后发出60~240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功ROM指令Read ROM【33H】读ROM命令，读ds18b20温度传感器ROM中的编码（即64位地址），只有在总线上存在单只ds18b20时才使用此命令。

Match ROM【55H】匹配ROM命令，发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单总线上与该编码相对应的ds18b20使之作出响应，为下一步对该ds18b20的读写准备。

Scarch ROM【F0H】搜索ROM命令，该命令用于确定挂接在同一总线上ds18b20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作好准备。

Skip ROM【CCH】跳过ROM命令，这条命令用于忽略64位ROM地址，直接向ds18b20发温度转换命令，以节省时间，简化过程，适用于单片机工作。

Alarm search 【ECH】告警搜索命令，该命令执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才能做出响应；RAM指令Coerert T 【44H】开始温度转换命令，启动ds18b20进行温度转换，12位转换时最长为750ms，9位为93.75ms，温度转换结果存入内部9字节RAM中Read 【BEH】读暂存器命令，用于读取ds18b20内部RAM中9字节的内容，其中头两个字节是温度值，如果不想读完，控制器可以在任何时间内发出复位命令来终止读取。

Write 【4EH】写暂存器命令，发出向内部RAM的BYTE2、BYTE3字节写上、下限温度数据命令。

Copy 【48H】复制暂存器命令，这条命令的作用是将RAM中BYTE2、BYTE3字节的内容复制到EEPROM中。

DS18B20逻辑时序图及程序设计通过单线总线的所有ROM操作，都从一个初始化序列开始。

初始化就是由单片机首先拉低总线一段时间，至少480us，然后拉高总线，等待一段时间，读取总线上的电平值，若为“1”则无器件在线，为“0”则存在器件。

若为“0”，则延迟一段时间，一般为200us，然后继续下面的操作。

由于需要响应按键的中断，所以程序中有对按键值的判断。

初始化时序图图3.10 DS18B20unsigned char ow_reset(uint n){unsigned char presence;//SET TO OUTPUT P4DIR=0xff;P4OUT=0xff;//pull dQ line low P4OUT=0x00;_NOP();_NOP();// leave it low for 600us delay(100);// allow line to return high P4OUT=0xff;//SET TO INPUT P4DIR=0x00;while(P4IN!=0);while(P4IN==0){presence =0; // get presence signalreturn(presence); // presence signal returned}1 = no part} // 0=presence，温度传感器还有许多与温度转换，温度值读取，匹配序列号等相DS18B20而这些寄存器操作这些指令都是建立在对寄存器的操作的基础上的，关的指令，写操作实现的，每一个指令都是八个字节，而由于的读/都是通过对DS18B20次数据发送，所8DS18B20是单总线器件，所以每发出一条指令，都需要进行而且都需要判断发送或接收循环为主体的，for写操作的程序是以/以对器件的读的比特值是“1”还是“0”。

控制器写入时序图图3.11 DS18B20的一个字节//读取ds18b20uchar DS18B20_ReadByte(uint n){uchar u;uchar q ;P4DIR=0xff; //SET TO OUTPUTSwitch(n){case 0:for(q=0;q<8;q++){u=u>>1;P4OUT &=~BIT0;_NOP();_NOP();P4OUT |=BIT0;P4DIR &=~BIT0; //SET TO INPUT_NOP();_NOP();u=u|0x80; if((P4IN&0x08)==0x08)u=u&0x7f; elsedelay(20);P4DIR |=BIT0; //SET TO OUTPUTP4OUT |=BIT0;} break;return u; }}”时，首先要将总线拉低，”或“13.11由时序图可以看出，单片机在写“0根据总DS18B20”来确定是保持高电平还是低电平，”或者“然后根据是“01显得电平进行采样，获得总线上写入的数据。