DS18B20是一種單總線數字溫度傳感器，測試溫度范圍-55℃-125℃，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高的特點。單總線，意味著沒有時鐘線，只有一根通信線。單總線讀寫數據是靠控制起始時間和采樣時間來完成，所以時序要求很嚴格，這也是DS18B20驅動編程的難點。

一.DS18B20溫度傳感器

1.引腳圖

2.DS18B20內部結構圖

 
主要由2部分組成：64位ROM、9字節暫存器，如圖所示。

(1) 64 位ROM。它的內容是64 位序列號，它可以被看作是該DS18B20 的地址序列碼，其作用是使每個DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。

(2) 9字節暫存器包含：溫度傳感器、上限觸發TH高溫報警器、下限觸發TL低溫報警器、高速暫存器、8位CRC產生器。

3.64位ROM結構圖

8位CRC:是單總線系列器件的編碼，DS18B20定義為28H。 
48位序列號：是一個唯一的序列號。 
8位系列碼：由CRC產生器生產，作為ROM中的前56位編碼的校驗碼。

4.9字節暫存器結構圖

以上是內部9 個字節的暫存單元（包括EEPROM）。 
字節0~1 是溫度存儲器，用來存儲轉換好的溫度。 
字節2~3 是用戶用來設置最高報警和最低報警值。這個可以用軟件來實現。 
字節4 是配置寄存器，用來配置轉換精度，讓它工作在9~12 位。 
字節5~7 保留位。 
字節8 CRC校驗位。是64位ROM中的前56位編碼的校驗碼。由CRC發生器產生。

5.溫度寄存器結構圖

溫度寄存器由兩個字節組成，分為低8位和高8位。一共16位。 
其中，第0位到第3位，存儲的是溫度值的小數部分。 
第4位到第10位存儲的是溫度值的整數部分。 
第11位到第15位為符號位。全0表示是正溫度，全1表示是負溫度。 
表格中的數值，如果相應的位為1，表示存在。如果相應的位為0，表示不存在。

6.配置寄存器

精度值： 
9-bit 0.5℃ 
10-bit 0.25℃ 
11-bit 0.125℃ 
12-bit 0.0625℃

7.溫度/數據關系

注意：如果溫度是一個負溫度，要將讀到的數據減一再取反

二.單總線協議

1.單總線通信初始化

初始化時序包括：主機發出的復位脈沖和從機發出的應答脈沖。主機通過拉低單總線480-960μs產生復位脈沖；然后由主機釋放總線，并進入接收模式。主機釋放總線時，會產生一由低電平跳變為高電平的上升沿，單總線器件檢測到該上升沿后，延時15～60μs，接著單總線器件通過拉低總線60～240μsμ來產生應答脈沖。主機接收到從機的以應答脈沖后，說明有單總線器件在線，到此初始化完成。然后主機就可以開始對從機進行ROM命令和功能命令操作。

2.位寫入時序

寫時隙：當主機把數據線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時候，寫時間隙開始。有兩種寫時間隙：寫1的時間隙和寫0時間隙。所有寫時間隙必須最少持續60us,包括兩個寫周期間至少1us的恢復時間。DQ引腳上的電平變低后，DS18B20在一個15us到60us的時間窗口內對DQ引腳采樣。如果DQ引腳是高電平，就是寫1，如果DQ引腳是低電平，就是寫0。主機要生成一個寫1時間隙，必須把數據線拉到低電平然后釋放，在寫時間隙開始后的15us內允許數據線拉到高電平。主機要生成一個寫0時間隙，必須把數據線拉到低電平并保持60us。

3.位讀取時序

當主機把總線從高電平拉低，并保持至少1us后釋放總線；并在15us內讀取從DS18B20輸出的數據。

4.DS18B20的ROM操作命令 
用途：主要是用于選定在單總線上的DS18B20，分為5個命令 
（1）.讀出ROM，代碼為33H，用于讀出DS18B20的序列號，即64位激光ROM代碼。 
（2）.匹配ROM，代碼為55H，用于識別（或選中）某一特定的DS18B20進行操作。 
（3）.搜索ROM，代碼為F0H，用于確定總線上的節點數以及所有節點的序列號。 
（4）.跳過ROM，代碼為CCH，當總線僅有一個DS18B20時，不需要匹配 。 
（5）.報警搜索，代碼為ECH，主要用于鑒別和定位系統中超出程序設定的報警溫度界限的節點。

三.驅動程序

測試平臺： 
單片機：STC89C52RC，晶振12MHZ

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit DQ=P3^7;  //定義數據線

void delay_us(uchar n)    //延時約16微妙

{

    while(n--);

   }

1.初始化

void DS18B20_init()

{

       DQ=1;

       delay_us(1);     //稍作延時

       DQ=0;

       delay_us(80);    //延時480到960us

       DQ=1;

       i = 0;

       while(DQ)    //等待DS18B20拉低總線

       {

           delay_us(100);

           i++;

           if(i>5)//約等待>5MS

           {

               return 0;//初始化失敗

           }    

       }

}

2.寫字節

void write_byte(uchar dat)   //寫一個字節

{

   uchar i;

   for(i=0;i<8;i++)

   {

      DQ=0;  //每寫入一位數據之前先把總線拉低1us

      _nop_();

     DQ=dat&0x01;    //取最低位寫入

     delay_us(10);   //延時68us，持續時間最少60us

     DQ=1;   //然后釋放總線

     dat=dat>>1;    //從低位開始寫

   }

   delay_us(10);

}

3.讀字節

uchar read_byte()    //讀一個字節

{

  uchar i,dat=0;

  for(i=0;i<8;i++)

  {

     DQ=0;  //先將總線拉低1us

     _nop_();

     DQ=1;  //然后釋放總線

     _nop_();_nop_();

     _nop_();_nop_();

     if(DQ) dat=dat|0x80;   //每次讀一位

     dat=dat>>1;       //從最低位開始讀

     delay_us(10);   //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數

   }

   return dat;

}

4.讀溫度

uint read_temper ()

{    

   uchar a,b;         

   uint t=0;

   DS18B20_init();       

   delay_us(15);

   write_byte(0xcc);   //跳過ROM操作命令

   write_byte(0x44);     //發送啟動溫度轉換命令

   DS18B20_init();       

   delay_us(15);

   write_byte(0xcc);    //跳過ROM操作命令

   write_byte(0xbe);      //發送讀溫度寄存器命令

   a=read_byte();    //先讀低八位

   b=read_byte();      //再讀高八位

   t=b;        

   t<<=8;      //左移八位

   t=t|a;      //t為16位的數，使高八位為b的值，低八位為a的值  

   return t;    //返回溫度值

}

5.溫度轉換

uint temper_change()

{

    uint temper;

    float tp;

    temper=read_temper();

    if(temper<0)    //考慮負溫度的情況

    {

        temper=temper-1;

        temper=~temper;

        tp=temper*0.0625;  //16位溫度轉換成10進制的溫度

        temper=tp*100+0.5;   //留兩個小數點，并四舍五入

    }

    else

    {

        tp=temper*0.0625;  //16位溫度轉換成10進制的溫度

        temper=tp*100+0.5;  //留兩個小數點，并四舍五入

    }

    return temper;

}

注意：在主函數中調用temper_change()函數返回的temper即為溫度值。由于單總線對時序要求嚴格，我們的延時函數可能并不適用于你的單片機，所以請根據需要自行進行修改