DS18B20 单总线
时间: 2025-05-11 14:21:10 AIGC 浏览: 22
### DS18B20单总线协议工作原理
DS18B20是一种基于单总线通信协议的数字温度传感器,其核心特点是仅需一根信号线即可完成主机与设备之间的数据交换。这种设计极大地简化了硬件连接,但也带来了严格的时序控制需求。
#### 1. 初始化过程
在使用DS18B20前,必须先执行初始化操作以确认设备的存在并准备后续的数据交互。初始化过程中,主机(通常是微控制器)会拉低总线一段时间,随后释放总线进入高阻态。如果DS18B20存在,则会在特定时间窗口内响应一个低电平脉冲作为应答信号[^3]。
#### 2. 数据帧结构与时序要求
DS18B20采用单总线协议传输数据,每次数据位的发送或接收都严格遵循定义好的时序图。具体来说:
- **写入数据**:当主机向DS18B20写入数据时,每一位都需要经历两个阶段——首先是主机将总线拉低一定时间表示起始条件;接着根据所写数值的不同保持不同的状态持续时间。例如,“0”的写入需要较长时间维持低电平,而“1”则只需短暂拉低后迅速恢复高位。
- **读取数据**:从DS18B20读回数据的过程同样依赖精确的时间安排。主机发起一次读周期之后,在规定延迟过后采样当前总线水平从而判断该比特的实际值。“1”对应的是较高电压等级,“0”则是较低电压级别[^2]。
#### 3. 测量流程概述
为了获取环境温度信息,整个测量活动可以概括如下几个关键环节:
- 发送复位命令给目标器件;
- 如果检测到有效的存在脉冲反馈,则继续下一步骤;
- 向选定的目标发出跳过ROM指令或者匹配相应唯一序列号后再下达转换温度请求;
- 等待足够的处理间隔让内部ADC完成量化作业;
- 最终提取存储于寄存器中的结果并通过前述提到的方法逐字节解析出来形成最终显示所需格式[^1]。
以下是用于验证上述理论的一个简单C语言程序片段演示如何利用AVR系列单片机操控外部接驳好的DS18B20模块实例代码:
```c
#include <avr/io.h>
#define DELAY_US(us) _delay_us(us)
void ds18b20_init() {
DDRD |= (1 << PD2); // Set pin as output
PORTD &= ~(1 << PD2);
DELAY_US(480);
PORTD |= (1 << PD2);
}
uint8_t ds18b20_read_bit(){
uint8_t bit;
DDRD &= ~(1<<PD2); // Input mode
PORTD &=~(1<<PD2); // Pull down
DELAY_US(2);
DDRD |=(1<<PD2); // Output Mode High Impedance
DELAY_US(9);
if(PIND & (1<<PD2))bit=1;else bit=0;
DELAY_US(50);
return bit;
}
```
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