AVR单片机与DS18B20传感器通信指令

2023-11-26 理论教育版权反馈

【摘要】：单片机通过单总线访问DS18B20要遵循以下协议和步骤：① 初始化；② ROM指令；③ DS18B20功能指令。以上3个指令都是单片机访问DS18B20时在单总线上要发出的，并且每次访问必须要按照上述先后顺序进行，不能缺少任一环节，否则DS18B20不会准确响应。DS18B20共有5个ROM指令，每个指令都是8位，主机依次将这8位二进制数在总线上发出，即为ROM指令。和某一从机建立了联系后，才能再发送DS18B20的功能指令。主机通过这条指令可以查询最近一次测温后，是否有DS18B20产生报警。

单片机通过单总线访问DS18B20要遵循以下协议和步骤：

① 初始化；

② ROM指令；

③ DS18B20功能指令。

以上3个指令都是单片机访问DS18B20时在单总线上要发出的，并且每次访问必须要按照上述先后顺序进行，不能缺少任一环节，否则DS18B20不会准确响应。有两个指令稍有特殊，即“Search ROM”［F0H］和“Alarm Search”［ECH］指令，单片机在发出这两个指令后没有第3步，而是直接返回第1步。

1.初始化

单总线协议定义了一个表示开始传输数据的总线初始化时序，相当于总线操作的起始信号，所有在单总线上的数据传输都必须以这个初始化时序开始。初始化时序信号包括：

主机（单片机）发送的复位脉冲+从机（DS18B20）发送的应答脉冲

应答脉冲让主机知道从机的存在和准备就绪，复位脉冲和应答脉冲的时长有严格规定，后面有详细描述。

2.ROM指令

主机收到从机的应答脉冲之后，为了和某一特定从机通信，必须要在总线上发出ROM指令。DS18B20的ROM中存有器件唯一的64位编码，所以ROM指令就是涉及这64位编码的指令，可以理解为寻址某一器件，因此ROM指令后面通常要跟着器件的64位编码。DS18B20共有5个ROM指令，每个指令都是8位，主机依次将这8位二进制数在总线上发出，即为ROM指令。和某一从机建立了联系后，才能再发送DS18B20的功能指令。

➢“Search ROM”指令：［F0H］

当系统初始上电的时候，主机必须要识别总线上所有从机设备的ROM编码，从而确定总线上从机的数目和类别。主机通过排除法得到ROM编码，这一过程需要主机进行尽可能多次地循环执行“Search ROM”指令，进而识别所有从机设备。如果总线上只有一个从机，则可以用较简单的“Read ROM”指令代替“Search ROM”指令。

➢“Read ROM”指令：［33H］

当总线上只有一个从机的时候，这条指令才能使用，这条指令可以让主机在不使用“Search ROM”过程的情况下读取从机的64位编码。如果总线上不止一个从机，则所有从机将同时响应此命令，会发生数据冲突。

➢“Match ROM”指令：［55H］

主机发出这条匹配ROM编码的指令后，要紧跟着发出64位ROM编码，从而在多点或单点总线上寻址某一特定的从机设备。只有和这64位ROM编码完全匹配的从机才能响应主机随后发送的功能指令，而总线上的其他从机都将等待复位脉冲。

➢“Skip ROM”指令：［CCH］(www.chuimin.cn)

主机可以用这条指令同时寻址总线上所有从机设备，并且不用发送64位ROM编码。例如，主机先发送“Skip ROM”指令，接着发送“Convert T”［44 H］指令，可以让总线上所有的DS18B20同时开始温度转换。注意，当总线上只有一个从机时，“Read Scratchpad”［BEH］指令可以跟着“Skip ROM”指令发出，在这种情况下，可以让主机无须发送设备的64位ROM编码，便可读取从机数据，从而节省了时间。但是，如果总线上不止一个从机，这样做会导致总线上数据冲突。

➢“Alarm Search”指令：［ECH］

这条指令的工作过程和“Search ROM”指令基本相同，唯一区别是，只有报警标志置位的从机才响应该指令。主机通过这条指令可以查询最近一次测温后，是否有DS18B20产生报警。这条指令后面没有功能指令，执行完之后，主机应返回第一步。

3.DS18B20功能指令

当主机使用ROM指令寻址了想要通信的DS18B20之后，就可以发送功能指令了。DS18B20一共有6条功能指令，主机通过这些指令可以对DS18B20缓存写或读数据、启动温度转换、确认供电方式等。

➢“Convert T”指令：［44H］

这条命令用于启动一次传感器温度转换。转换结束后，生成的温度数值被存储在缓存中的2个字节温度寄存器中，然后DS18B20返回闲置状态。如果DS18B20为寄生供电，主机在发出这条指令之后，必须在最多10 μs内把单总线转换到强上拉。

➢“Write Scratchpad”指令：［4EH］

主机可以使用这条命令向DS18B20的缓存中写入3个字节数据，第一个字节数据被写入缓存中Byte 2（TH寄存器），第二个字节被写入缓存中Byte 3（TL寄存器），第三个字节数据被写入缓存中Byte 4（配置寄存器）。数据传输时必须低位先发。

➢“Read Scratchpad”指令：［BEH］

主机可以使用这条命令读取缓存中的数据。数据传输从Byte 0最低位开始，直到缓存中第9个字节（Byte 8—CRC）被读出。如果只需要缓存中部分数据，主机可以在任何时候发出复位信号来终止读取。

➢“Copy Scratchpad”指令：［48H］

主机使用这条命令将缓存中Byte 2、Byte 3、Byte 4拷贝到EEPROM中的TH、TL和配置寄存器。如果DS18B20为寄生供电，主机在发出这条指令之后，必须在最多10 μs内把单总线转换到强上拉。

➢“Recall E2”指令：［B8H］

主机使用这条命令将EEPROM中的TH、TL和配置寄存器数据拷贝到缓存中Byte 2、Byte 3、Byte 4，这个拷贝过程在器件上电时也会自动进行。

➢“Read Power Supply”指令：［B4H］

主机可发送这条命令与“读时序链”来确认DS18B20供电方式。在“读时序链”期间，若是寄生供电，DS18B20将拉低总线，若是外部供电，DS18B20将保持总线为高电平。

AVR单片机与DS18B20传感器通信指令

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