第六讲DS18B20模块

[yuqiu]

这份总结包含了 硬件原理、通信时序、代码逻辑、数据换算 和 避坑指南。建议直接复制到 Typora 里，考前看一遍，稳过！

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DS18B20 终极复盘手册

核心特征：单总线 (1-Wire) 通信，对延时精度要求极高，数据以 16位 二进制补码存储，默认精度 12位 (0.0625°C)。

1. 硬件物理层 (The Hardware)

• 通信接口：DQ (Data Request)。
  • 单总线：只有一根数据线，没有时钟线。通信靠“拉低电平的时间长短”来区分 0 和 1。
• 关键电路：上拉电阻 (Pull-up Resistor)。
  • 原因：DQ 引脚是 开漏输出 (Open Drain)，只能拉低，无法推高。
  • 作用：平时将总线维持在 高电平 (1)。单片机和传感器谁都不说话时，线上就是高电平。
• 供电模式：蓝桥杯板子上通常使用 外部供电 (VDD接5V)，不使用寄生电源模式。

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2. 软件时序层 (The Timing)

通信全靠微秒级的延时，必须严格遵守。

2.1 初始化 (握手)

这是所有操作的第一步，检测设备是否存在。

1. 复位脉冲：主机拉低总线至少 480µs。
2. 释放总线：主机拉高，等待 15-60µs。
3. 存在脉冲：DS18B20 拉低总线 60-240µs (代表“我在”)。

2.2 写时序 (Write Slot)

• 写 0：主机拉低 > 60µs (按住不放)。
• 写 1：主机拉低 < 15µs 然后立马松手 (点一下)。

2.3 读时序 (Read Slot)

• 主机先拉低 > 1µs，然后立刻释放，随即读取 I/O 口电平。
• 注意：要在 15µs 内读取完毕。

比赛大坑：
蓝桥杯现在的板子是 STC15 (1T模式)，速度很快。官方提供的 Delay_OneWire 函数如果还是旧版 t *= 12 (STC89 模式)，延时会不够，导致通信失败。请务必检查并适配官方驱动！

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3. 操作流程逻辑 (The Logic)

铁律：每次执行新功能，都要重新走一遍 “初始化 → ROM指令 → 功能指令” 的流程。

3.1 常用指令代码 (死记)

• 0xCC：Skip ROM (跳过ROM)。因为板子上只有一个设备，不查身份证，直接群发。
• 0x44：Convert T (温度转换)。命令芯片开始测温。
• 0xBE：Read Scratchpad (读暂存器)。命令芯片吐出数据。

3.2 标准代码流程

// --- 第一阶段：下令干活 ---
Init_DS18B20();        // 1. 复位
Write_DS18B20(0xCC);   // 2. 跳过 ROM
Write_DS18B20(0x44);   // 3. 开始转换 (需要等待时间)

// --- 第二阶段：获取结果 ---
Init_DS18B20();        // 1. 再次复位 (必须!)
Write_DS18B20(0xCC);   // 2. 跳过 ROM
Write_DS18B20(0xBE);   // 3. 读暂存器

low  = Read_DS18B20(); // 4. 先读低 8 位 (LSB)
high = Read_DS18B20(); // 5. 后读高 8 位 (MSB)

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4. 数据换算 (The Math)

4.1 数据结构

DS18B20 默认精度 12位，数据存放在两个字节中：

• Byte 0 (LS Byte): 低8位
• Byte 1 (MS Byte): 高8位 (前5位是符号位 S)

4.2 计算公式

• 分辨率：0.0625°C (即 $1/16$)。

• 合成原始数据：

  unsigned int temp_raw = (high << 8) | low;
  

• 转为实际温度 (float)：

  float temp_float = temp_raw * 0.0625; 
  // 或者
  float temp_float = temp_raw / 16.0;
  

• 数码管显示 (整数法)：
  如果要显示一位小数，通常将结果放大 10 倍：

  unsigned int display_val = temp_raw * 10 / 16;
  // 比如 25.5度 -> temp_raw计算后 -> display_val = 255
  

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5. 避坑指南 (Troubleshooting)

现象	原因	解决方案
上电显示 85°C	这是出厂默认值。说明还没转换完成就读取了。	1. 忽略第一次读取的值。2. 明白转换需要 750ms。
读数全是 0 或 255	通信失败。	1. 检查 Init 是否成功。2. 检查延时函数是否适配 STC15。3. 检查引脚是否定义对 (P1.4)。
温度显示 4095	同上，通常是线没接好或延时太短，读出来全是 1。	检查上拉电阻和延时。
数码管乱跳	读取频率太快或有中断打断了 1-Wire 时序。	1. 在读取时暂时关闭中断 EA=0 (慎用)。2. 延时函数要准。
报错 Unresolved External	函数名大小写不一致。	检查 .c 和 .h 以及调用处，必须一模一样。

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