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DS18B20应用笔记

发布人：mjei 时间：2010-03-04 来源：工程师

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比赛结束了，回首这段经历，前前后后因为实习、项目组的课题、春节等各种缘故，我进入实质性工作的时间过晚，使得预定的功能和技术指标并没有完全实现，有些遗憾。不过，在和搭档一起努力下，最后几天高强度的工作也让我收获了很多，我想这个比赛也算没有白参加。尤其是对DS18B20的进一步理解和运用，下面简单总结一下，为自己留个纪念。

在没有示波器、不能在线调试等各种“恶劣”条件下，我们只能靠将最终测量结果通过LCD显示出来而检验功能及指标，对于第一次使用DS18B20这个时序要求极高的器件来讲，确实是一个相对很大的工作量。我们先后解决了LCD译码显示、DS18B20初始化时序、DS18B20读写时序等问题，才最终让LCD显示出了正常的温度值。

硬件上是51内核的MCU，DS18B20通过单总线接入MCU的一个I/O口，同时接一个4.7K的上拉电阻到3.3V电源，DS18B20的VDD通过外部电压源供电（3.3V）。这个硬件结构相对简单，但是在后来调试中，我们发现了该MCU自己的特色，使得此硬件结构暗藏玄机。

起初，考虑到LCD的验证性质，我们必须让LCD能够正确的译码，否则无法定位代码的错误源头，这个环节工作量不是很大，但是对于定制的LCD来讲，还是要费点周折的。后来，在写一些冗余代码测试出LCD能够正确译码的情况下，我们才真正开始了DS18B20的艰苦历程。

一上来就遇到了LCD一直显示的是测试码，通过程序结构，我们推断出DS18B20初始化未成功，从而产生了第一个棘手问题。对照DS18B20的datasheet，看到其初始化时序图：主机发给DS18B20一个复位脉冲（低电平）持续480-960us，然后拉高(DS18B20等待15-60us)后，DS18B20发送一个存在（presence）脉冲持续60-240us！为做到精确延时，又没有示波器，我们用C写了一个循环，并通过反汇编得到了其汇编指令，再结合MCU的datasheet上各类指令的时钟周期，以及当前晶振频率（11.0592MHz），计算了这个循环的延时，通过Delay子函数去做精确延时，做完这些后，原本以为可以解决其初始化问题，可是事与愿违……又仔细检查硬件结构以及MCU关于I/O口的使用，才意识到因为其I/O口是双向口，所以在每次读写时是通过修改寄存器来置该I/O口为输入还是输出，才能有效地读写数据。几经周折，终于完成了DS18B20的初始化。

解决了DS18B20的初始化后，发现LCD不再显示测试码了，但是一直显示255.9，这让人很是沮丧。问题出在哪呢？传说中的DS18B20这么一个方便的数字器件，怎么惹出这么多麻烦？硬着头皮再看代码，推断问题只能出在读写时序上了（系统只有一个DS18B20，所以未曾涉及到ROM操作，故排除）。再次翻开datasheet，详细分析了其读写时序图和中文翻译，有点奇怪，然后又找到原版英文，才发现中文翻译误导了，而且结合英文再看时序图，才发现问题出在这：1）、读时序中，主机拉低数据线需至少持续1us后再释放总线（拉高），此时置端口为输入，读取DS18B20的数据，由于其数据有效时间仅为下降沿后15us以内，也就是说在读时隙时，主机必须在15us内完成读数，而不是很多中文datasheet所谓的“延时15us后再开始读数”；同时每一个读时隙需持续至少60us，所以读完数据后要做足够的延时才可进行下一个读时隙；2）、写时序中，最根本的是写1和写0的时序不一样，所以要分别写子函数，同样结合datasheet完成写时序的精确化。又严格地修改了读写时序后，上电测试，LCD显示变成了4.3，而且手触DS18B20，温度也能增加，说明DS18B20再正常工作，着实让人很振奋。现在的问题就是说，显示的温度不正确，但是我很自信地意识到离胜利已经不远了。

因不能在线Debug，所以我只好单步用心算执行，再看到读数据子函数时，潜意识告诉我这个循环有点问题，于是我在草稿纸上按循环一步步来，当写完第二个循环后，找到问题了，因一个移位操作放在循环的最后，也就是说循环外return语句所返回的结果相对实际测量的结果右移了一位！当我把该移位操作放在循环开始的地方时，LCD众望所归地显示了24.9，手触DS18B20，它直线上升到34.8，考虑到环境因素的影响，这个值已经让我很满意了。大功告成，此时看看时间，已经是凌晨1点58分了，不过庆幸地是这个夜熬得值！

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