ds18b20.c

avr单片机操作温度传感器18B20的软件含仿真。

/*
http://www.21icbbs.com/club/bbs/bbsView.asp?boardid=9 

基于WinAVR的DS18B20源程序，供参考  

 */
/******************************************************** 
*   文件:   ds18b20.c 
*   功能:   AVR微控制器 VS 温度芯片DS18B20(TO-92) 
*   工具:   WinAVR20040404(AVR-GCC) 
*   作者:   孤欲化境(qjy_dali) 
*   E-mail: [e-mail] 
*   日期:   6/02/2004 
*   版本:   1.41 
*   声明:   你可随意地拷贝，复制或修改这个程序，但请你注明 
*          你的修改。本作者不对这个程序的后果负责，无论是明 
*          确的，还是隐含的(^_^)。自由软件不是万能的，但它 
*          的确是令人振奋的。支持一下GCC!!! 
******************************************************** 
*/ 
#include <avr/io.h>
#ifndef  _DS18B20_C_ 
#define  _DS18B20_C_ 


/*      我的一线温度芯片DS18B20被连接到AVR微控制器ATmega8 
*  -16PI(PDIP28)的PD3(INT1)引脚，但是我只是用了PD3功能而 
*  没有使用中断INT1功能。DS18B20(TO-92)的连接如下： 
*  +-------------+-------------------------------------+ 
*  | Pin-1(GND)  | GND(ground)                         | 
*  +-------------+-------------------------------------| 
*  | Pin-2(DQ)   | 通过240欧姆的电阻连接到ATmega8的    | 
*  |             | PD3引脚，同时用一个3K的电阻上拉到   | 
*  |             | VCC(5V)。                           | 
*  +-------------+-------------------------------------+ 
*  | Pin-3(VD)   | GND(ground)                         | 
*  +-------------+-------------------------------------+ 
*      说明：很显然，我采用的是"总线窃电"模式，这是DS- 
*  18B20数据手册认可的工作模式之一。串联240欧姆电阻的用意 
*  是为了防止有缺陷的用户程序损坏DS18B20的可能性。例如， 
*  如果用户没有正确地用OC(集电极开路)或OD(漏极开路)结构去 
*  驱动DS18B20，而是错误地选择了推挽式结构，则DS18B20会立 
*  即或在"被虐待"一段时间后"死翘翘"(^_^)。当然，240欧姆的 
*  取值未必是最恰当的，设计者可自己去优化。这需要设计者仔细 
*  阅读数据手册。 
* 
*      此外，我采用了DS18B20的默认精度(12位)，并未修改，我 
*  也没有使用它的其它功能。简而言之，这只是一个简单的读取温度 
*  的实例。用户可以自己去改进，自己去研究数据手册(我并未完全 
*  看，只看了想看的一点点 ^_^ )。但是我可以肯定一点，这个程 
*  序我是实践过的!并且成功地读取了温度值! 
* 
*      请注意我是如何驱动DS18B20的：我是用AVR的方向寄存器 
*  而不是输出端口寄存器! 同时预先在输出端口寄存器中写入0。 
*  这实际上相当于一个三态门：只不过输入被接地，使它成了一 
*  个OC门，使能端成了这个OC门的实际输入! 
* 
*      1-wire总线的电气特性与I2C总线相似，具有线与功能，所 
*  以，总线上的任一设备都可在合适的时间强行拉低总线，但是总线 
*  要呈现高电平，则必须是每一个设备都释放了总线。就像我下面的 
*  宏DQ_TO_1()，它只是释放了总线，但不是说总线一定被强行驱动 
*  至高电平，总线的高电平是由上拉电阻实现的。 
*/ 
#define  DQ_18B20       (1<<3)                // PD3 
#define  DQ_TO_0()      (DDRD |=  DQ_18B20)   // PD3='0', 输出状态
#define  DQ_TO_1()      (DDRD &= ~DQ_18B20)   // PD3='float' 输入状态-高阻
#define  DQ_status()    (PIND & DQ_18B20)     // read PD3 pin 

/*     请认真检查你的AVR微控制器的时钟频率! 特别注意：频率 
* 定义的单位是MHz! 并且请使用浮点数! 假如你的晶振是12MHz， 
* 你应该写成12.0000或12.0之类。 
*     我的实验电路的晶振是：11.0592MHz 
*/ 
#ifndef  CPU_CRYSTAL 
#define  CPU_CRYSTAL    (11.0592) 
#endif 
#define SUCC 1
#define FAIL 0
/*     请包含WinAVR系统提供的延时头文件"delay.h"，其中给出 
*  两个延时模块，我用16位的那个(16-bit count, 4 cycles/l- 
*  oop.)，细节请看这个头文件。 
*/ 
#define  wait_us(us)\ 
    _delay_loop_2((unsigned int)((us)*CPU_CRYSTAL/4)) 

/*---------------- 函数原型声明 ------------------*/ 
// 1个初始化模块 
void   ds18b20_config(void);       // 配置端口 

// 3个基本模块 
BOOL   ds18b20_reset(void);        // 复位DS18B20 
void   ds18b20_write(unsigned char dat);   // 写字节到DS18B20 
unsigned char  ds18b20_read(void);         // 读字节从DS18B20 

// 2个应用模块 
void   convert_T(void);            // 启动温度转换 
unsigned int read_T(void);               // 读取转换值 


/*------------------------------------------------------- 
*  配置(使能)AVR与DS18B20的接口 
*/ 
void ds18b20_config(void) 
{ 
    DDRD  &= ~DQ_18B20;   // 输入模式(上电时为高电平) 
    PORTD &= ~DQ_18B20;   // 输出锁存器写0，以后不再更改 
} 

/*------------------------------------------------------- 
*    复位1-wire总线，并探测是否有温度芯片DS18B20(TO-92 
*  封装)挂在总线上，有返回SUCC，没有返回FAIL 
*/ 
BOOL ds18b20_reset(void) 
{ 
    BOOL bus_flag; 

    DQ_TO_0();      // 设置1-wire总线为低电平(占领总线)... 

    /* 现在延迟480us~960us, 与硬件密切相关，但应尽可能选小值(480us)， 
       把抖动留给系统(比如在延迟期间发生中断导致延迟变长)。 
     */ 
    wait_us(490);   // 490us 

    cli();          // 下面这段时间要求比较严格，为保险起见，关中断 
    DQ_TO_1();      // 设置1-wire总线为高电平(释放总线) 
     
    /* 这个浮点数是由编译器计算好的，而不是由你的MCU在运行时临时计算的， 
       所以不会占用用户MCU的时间，不必担心(看看前面的宏你就可以确定了) 
     */ 
    wait_us(67.5);  // 最佳时间: 60us+7.5us!(忙延时，只是一种策略) 
     
    // 探测总线上是否有器件     
    if(DQ_status()) bus_flag=FAIL;   // 复位单总线但没有发现有器件在线 
    else bus_flag=SUCC;              // 复位单总线并发现有器件在线 
     
    sei();          // 退出临界代码区(开中断) 

    /* 保证Master释放总线的时间(不是说总线处于高电平的时间)不小于 
       480us即可，这一时间从读总线状态之前就开始了，所以这里把这个 
       时间计算在内。在Master释放总线的前半段，也是被动器件声明它 
       们在线之时。 
     */ 
    wait_us(490-67.5);   // 490-67.5us 

    return(bus_flag); 
} 

/*-------------------------------------------------------- 
*  写命令或数据到温度芯片DS18B20(发送一个字节) 
*/ 
void ds18b20_write(unsigned char dat) 
{ 
    unsigned char count; 

    // 每个字节共8位，一次发一位 
    for(count=0; count<8; count++) { 
        cli();                   // 保证绝对不会发生中断! 
        DQ_TO_0();               // 设置1-wire总线为低电平 
        wait_us(2);              // about 2us 
         
        if(dat&0x01) DQ_TO_1();  // 并串转换，先低位后高位 
        else DQ_TO_0(); 
        dat >>= 1;               // 下一位做好准备 
         
        // 60us~120us(实际不能到120us, 因为其它语句也用时间了!) 
        wait_us(62);             // 62us 
         
        DQ_TO_1(); 
        sei();                   // 恢复系统中断 
        wait_us(2);              // 2us 
    } 
} 

/*--------------------------------------------------------- 
*  从温度芯片DS18B20读配置或数据(接收一个字节) 
*/ 
unsigned char ds18b20_read(void) 
{ 
    unsigned char count,dat; 

    dat = 0x00;       // 数据接收准备 
     
    // 每个字节共8位，一次收一位 
    for(count=0; count<8; count++) { 
        cli();        // 保证绝对不会发生中断! 
         
        // 从总线拉低到读总线状态，不能大于15us! 
        DQ_TO_0();    // 设置1-wire总线为低电平(拉低总线以同步) 
        wait_us(2);   // 2us 
        DQ_TO_1();    // 设置1-wire总线为高电平(释放总线) 
        wait_us(4);   // 4us         
        dat >>= 1; 
        if(DQ_status()) dat|=0x80;   // 读取总线电平，先收低位再收高位 
         
        sei();        // 恢复系统中断 
        wait_us(62);  // 必须大于60us 
    } 
    return(dat); 
} 

/*------------------------------------------------------- 
*     我的电路中只有一个器件DS18B20，所以不需要多个器件的ID 
*  识别，跳过之后，启动温度转换，但在启动后，用户应等待几百个 
*  毫秒，才能读到这次的转换值，这是DS18B20的数据手册规定的。 
*  因为温度转换是需要时间的嘛!(^_^) 
*/ 
void convert_T(void) 
{ 
    if(ds18b20_reset()==SUCC) {  // 如果复位成功 
        ds18b20_write(0xcc);     // 跳过多器件识别 
        ds18b20_write(0x44);     // 启动温度转换 
    } 
} 

/*------------------------------------------------------- 
*  读取转换后的温度值 
*  我假定DS18B20一定是正确的，所以没有返回有关状态。当你故意 
*  把DS18B20从电路中拔下而能让程序告诉你出错时，你可以自己修 
*  改这段代码! 
*/ 
unsigned int read_T(void) 
{ 
    unsigned int value=0x550; 
     
    if(ds18b20_reset()==SUCC) {  // 如果复位成功 
        ds18b20_write(0xcc);     // 跳过多器件识别 
        ds18b20_write(0xbe);     // 读暂存器 
        value  = (unsigned int)ds18b20_read();       // 低字节 
        value += (unsigned int)(ds18b20_read())<<8;  // 高字节 
    } 
    return(value); 
} 
void DS18B20_HEX_to_LCD(unsigned int x,char *p)
	{
	char temp;
	char symbol='+';
	temp=(unsigned char)((x&0x07ff)>>4);
	if (x&0x800) symbol='-';
    p[0]=symbol;
	p[1]=temp/100+'0';
	
	p[2]=temp%100/10+'0';
	
	p[3]=temp%100%10+'0';
	if (p[1]=='0') {
		if (p[2]=='0') {p[2]=' ';}
		p[1]=' ';
		}
	}

#endif 
/* 文件ds18b20.c结束 */