10分钟理解DS18B20数字温度计模块

半导体

1. 明确目的

DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种数字化单总线器-数字温度计。既然是数字温度计，那么它一定具备这样的能力-把周围环境的温度信号转换成数字信号。那么这个转换的结果放到哪里去了呢？存放到了一个叫做Scratchpad的上面，这个Scratchpad是什么意思不用去管它，只需要知道它是一个SRAM就可以了。这个Scratchpad一共有9个字节（BYTE0~BYTE8），转换的数字信息就存放在BYTE0和BYTE1，如下图所示。所以，目的就很明确了，对于DS18B20模块就是去读Scratchpad的BYTE0和BYTE1.

2. 思路分析

现在目的已经知道了，就是读Scratchpad(read scratchpad)的BYTE0和BYTE1. 那么怎么样Read Scratchpad呢？当然是去查看DS18B20的芯片手册了。阅读说明书你会发现Read Scratchpad是一个功能命令(DS18B20 FUNCtiON COMMANDS)，类似的还有其他很多功能命令，如下图所示：

说明书上已经讲的非常清楚了，要求每次在访问DS18B20的时候一定要遵循以下步骤，如下所示，

简单的讲，你想发送一个功能命令Read Scratchpad, 那必须在它前面加两步，初始化命令(Initialization)和ROM命令(ROM Command)。初始化命令只有一个，很容易确定，但是ROM命令有多个，需要找到一个与功能命令Read Scratchpad相匹配的ROM命令。如果总线上只有一个DS18B20模块，选择Skip ROM就可以了。

这样整个步骤就很简单了，先初始化，然后发送skip rom命令，紧接着发送read scratchpad命令，然后开始接收DS18B20传送的数据，第0和第1个字节就是我们所需要的。这样读出来的全部是0和1组成的信号，我们还需要将这些0和1组成的信号翻译成“温度值”。怎么样翻译，去查看说明书上的温度-数据对应表就可以了，如下所示：

注意这个表中的数据是补码形式，如果你只是考虑温度为正的情况，那么就不用去管原码，反码和补码了。因为对于正数的原码，反码和补码都是一样的。

如果读写操作正确的话，此时计算出来的温度应该是+85摄氏度。通过这个值可以判断你的读写程序和温度计算过程是否正确。那么为什么是+85摄氏度呢？在一上电的时候，DS18B20处在一个"idle state"，简单的讲就是它没有工作，没有采集周围环境的温度。Scratchpad的BYTE0和BYTE1里面放的默认值是+85，所以你读到的其实是它的默认值。如果你想让DS18B20开始工作，那么很简单，发送一个Convert T命令就可以了。注意Convert T也是一个功能命令(Function Command)，同样的按照前面的规则，给它添加初始化命令和ROM命令。

这样整个过程是不是完了呢？注意DS18B20完成温度的采集和转换是需要时间的，好比你敲隔壁的门，那你发出“敲门”这个命令后，你同学过来开门是需要时间的，在这个过程中你要做的事情就是等待。同样的，当你发送一个Convert T命令后，你需要等待DS18B20完成温度采集和转换的工作。那么等待多长呢，这个与你设置精度有关，精度越高，需要的时间越长，最多不超过750ms。当然这个过程中，你也可以采用忙信号检测的方式来判断。

3. 操作步骤

这样整个操作步骤就非常简单了，

(1) initial                      (DS18B20初始化)
(2) skip rom
(3) convert T                (让DS18B20开始工作采集周围温度)
(4) busy check             (等待DS18B20完成采集)
(5)  initial                      (DS18B20初始化)
(6) skip rom
(7) read scratchpad    (发送读scratchpad命令)
(8) rcv data                   (接收DS18B20传过来的数据)
(9) cal                            (计算温度值)
(10) display                   (把这个值显示出来)