DS18B20是一款常用的高精度的单总线数字温度测量芯片。具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。

DS18B20原理
传感器参数
测温范围为-55℃到+125℃，在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°
返回16位二进制温度数值
主机和从机通信使用单总线，即使用单线进行数据的发送和接收
在使用中不需要任何外围元件，独立芯片即可完成工作
掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值
每个DS18B20都有独立唯一的64位-ID，此特性决定了它可以将任意多的DS18b20挂载到一根总线上，通过ROM搜索读取相应DS18B20的温度值
宽电压供电，电压2.5V~5.5V
DS18B20返回的16位二进制数代表此刻探测的温度值，其高五位代表正负。如果高五位全部为1，则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0，则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值，将其转换为十进制数值之后，再乘以0.0625即可获得此时的温度值

传感器引脚及原理图
DS18B20传感器的引脚及封装图如下:



DS18B20一共有三个引脚，分别是：
GND：电源地线
DQ：数字信号输入／输出端
VDD：外接供电电源输入端



单个DS18B20接线方式：VDD接到电源，DQ接单片机引脚，同时外加上拉电阻，GND接地。
注意这个上拉电阻是必须的，就是DQ引脚必须要一个上拉电阻。
DS18B20上拉电阻
首先来看一下什么是场效应管（MOSFET），如下图。



场效应管是电压控制型元器件，只要对栅极施加一定电压，DS就会导通。
漏极开路：MOS管的栅极G和输入连接，源极S接公共端，漏极D悬空（开路）什么也没有接，直接输出 ，这时只能输出低电平和高阻态，不能输出高电平。
那么这个时候会出现三种情况：
下图a为正常输出（内有上拉电阻）：场效应管导通时，输出低电位输出低电位，截止时输出高电位
下图b为漏极开路输出，外接上拉电阻：场效应管导通时，驱动电流是从外部的VCC流经电阻通过MOSFET到GND，输出低电位，截止时输出高电位
下图c为漏极开路输出，无外接上拉电阻：场效应管导通时输出低电位，截止呈高阻态(断开)



总结一下：
开漏输出只能输出低电平，不能输出高电平。漏极开路输出高电平时必须在输出端与正电源（VCC）间外接一个上拉电阻，否则只能输出高阻态，相关文章:三极管和MOS管驱动电路的正确用法。
DS18B20 是单线通信，即接收和发送都是这个通信脚进行的。其接收数据时为高电阻输入，其发送数据时是开漏输出，本身不具有输出高电平的能力，即输出0时通过MOS下拉为低电平，而输出1时，则为高阻，需要外接上拉电阻将其拉为高电平。因此，需要外接上拉电阻，否则无法输出1。
外接上拉电阻阻值：
DS18B20的工作电流约为1mA，VCC一般为5V，则电阻R=5V/1mA=5KΩ，所以正常选择4.7K电阻，或者相近的电阻值。

DS18B20寄生电源
DS18B20的另一个特点是不需要再外部供电下即可工作。当总线高电平时能量由单线上拉电阻经过DQ引脚获得。高电平同时充电一个内部电容，当总线低电平时由此电容供应能量。这种供电方法被称为“寄生电源”。另外一种选择是DSl8B20由接在VDD的外部电源供电。



DS18B20内部构成
主要由以下3部分组成：
64 位ROM
高速暂存器
存储器
64位ROM存储独有的序列号，ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
高速暂存器包含：
温度传感器
一个字节的温度上限和温度下限报警触发器(TH和TL)
配置寄存器允许用户设定9位，10位，11位和12位的温度分辨率，分别对应着温度的分辨率为：0.5°C，0.25°C，0.125°C，0.0625°C，默认为12位分辨率
存储器：由一个高速的RAM和一个可擦除的EEPROM组成，EEPROM存储高温和低温触发器(TH和TL)以及配置寄存器的值，(就是存储低温和高温报警值以及温度分辨率)



DS18B20温度读取与计算
DS18B20采用16位补码的形式来存储温度数据，温度是摄氏度。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。
高字节的五个S为符号位，温度为正值时S=1,温度为负值时S=0。
剩下的11位为温度数据位，对于12位分辨率，所有位全部有效，对于11位分辨率，位0(bit0)无定义，对于10位分辨率，位0和位1无定义,对于9位分辨率，位0，位1，和位2无定义。



对应的温度计算：
当五个符号位S=0时，温度为正值，直接将后面的11位二进制转换为十进制，再乘以0.0625(12位分辨率)，就可以得到温度值。
当五个符号位S=1时，温度为负值，先将后面的11位二进制补码变为原码(符号位不变，数值位取反后加1)，再计算十进制值。再乘以0.0625(12位分辨率)，就可以得到温度值。
举两个例子：
数字输出07D0(00000111 11010000)，转换成10进制是2000，对应摄氏度：0.0625x2000=125°C
数字输出为 FC90，首先取反，然后+1，转换成原码为：11111011 01101111，数值位转换成10进制是870，对应摄氏度：-0.0625x870=-55°C
温度对应表如下：



上述例子，用C语言来实现的代码，如下：

1. 
   
2. unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;  //Temp1低八位，Temp2高八位
   
3. unsigned char Minus Flag=0;  //负温度标志位
   
4. 
   
5. if（Temp2＆0xFC）//判断符号位是否为1
   
6. {
   
7.   Minus Flag=l; //负温度标志位置1
   
8.   Temperature=((Temp2<<8)|Temp1); //高八位第八位进行整合
   
9.   Temperature=((Temperature)+1); //讲补码转换为原码，求反，补1
   
10.   Temperature*=0.0625;//求出十进制
    
11. }
    
12. else   //温度为正值
    
13. {
    
14.   Minus Flag=0;  //负温度标志位置0
    
15.   Temperature =((Temp2<<8) |Temp1)*0.0625;
    
16. }

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DS18B20工作步骤
DS18B20的工作步骤可以分为三步：
初始化DS18B20
执行ROM指令
执行DS18B20功能指令
其中第二步执行ROM指令，也就是访问每个DS18B20，搜索64位序列号，读取匹配的序列号值，然后匹配对应的DS18B20，如果我们仅仅使用单个DS18B20，可以直接跳过ROM指令。而跳过ROM指令的字节是0xCC。

初始化DS18B20
    任何器件想要使用，首先就是需要初始化，对于DS18B20单总线设备，首先初始化单总线为高电平，然后总线开始也需要检测这条总线上是否存在DS18B20这个器件。如果这条总线上存在DS18B20，总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲，如果不存在的话，也就不会返回脉冲，即总线保持为高电平。
    初始化具体时序步骤如下:
单片机拉低总线至少480us，产生复位脉冲，然后释放总线（拉高电平）
这时DS8B20检测到请求之后，会拉低信号，大约60~240us表示应答
DS8B20拉低电平的60~240us之间，单片机读取总线的电平，如果是低电平，那么表示初始化成功
DS18B20拉低电平60~240us之后，会释放总线



    DS18B20的初始化代码如下:

1. /*****初始化DS18B20*****/
   
2. unsigned int Init_DS18B20(void)
   
3. {
   
4. unsigned int x=0;
   
5.   DQ = 1;      //DQ复位
   
6.   delay(4);    //稍做延时
   
7.   DQ = 0;      //单片机将DQ拉低
   
8.   delay(60);   //精确延时，大于480us
   
9.   DQ = 1;      //拉高总线
   
10.   delay(8);
    
11.   x = DQ;      //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败
    
12.   delay(4);
    
13. return x;
    
14. }

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写时序
    总线控制器通过控制单总线高低电平持续时间从而把逻辑1或0写DS18B20中。每次只传输1位数据。
    单片机想要给DS18B20写入一个0时，需要将单片机引脚拉低，保持低电平时间要在60~120us之间，然后释放总线。
    单片机想要给DS18B20写入一个1时，需要将单片机引脚拉低，拉低时间需要大于1us，然后在15us内拉高总线。
    在写时序起始后15μs到60μs期间，DS18B20处于采样单总线电平状态。如果在此期间总线为高电平，则向DS18B20写入1;如果总线为低电平，则向DSl8B20写入0。
    注意：2次写周期之间至少间隔1us。



    DS18B20写时序的代码如下:

1. /*****写一个字节*****/
   
2. void WriteOneChar(unsigned char dat)
   
3. {
   
4. unsigned char i=0;
   
5. for (i=8; i>0; i--)
   
6.   {
   
7.     DQ = 0;
   
8.     DQ = dat&0x01;  //与1按位与运算，dat最低位为1时DQ总线为1，dat最低位为0时DQ总线为0
   
9.   delay(4);
   
10.     DQ = 1;
    
11.     dat>>=1;
    
12.   }
    
13.   delay(4);
    
14. }

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    采用多个DS18B20时，需要写ROM指令来控制总线上的某个DS18B20。如果是单个DS18B20，直接写跳过ROM指令0xCC即可。DS18B20写入ROM功能指令如下表：



    DS18B20的一些RAM功能指令如下表。其中常用的是温度转换指令，开启温度读取转换，读取好的温度会存储在高速暂存器的第0个和第一个字节中。另一个常用的是读取温度指令，读取高速暂存器存储的数据。



读时序
    读时隙由主机拉低总线电平至少1μs然后再释放总线，读取DS18B20发送过来的1或者0。
    DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后，便开始送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。



    注意：所有读时隙必须至少需要60us，且在两次独立的时隙之间至少需要1ps的恢复时间。
    同时注意：主机只有在发送读暂存器命令(0xBE)或读电源类型命令(0xB4)后，立即生成读时隙指令，DS18B20才能向主机传送数据。也就是先发读取指令，再发送读时隙。
    最后一点：写时序注意是先写命令的低字节，比如写入跳过ROM指令0xCC(11001100),写的顺序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。
    读时序时是先读低字节，在读高字节，也就是先读取高速暂存器的第0个字节(温度的低8位)，在读取高速暂存器的第1个字节(温度的高8位) 我们正常使用DS18B20读取温度读取两个温度字节即可。

STM32例程
    DS18B20.c代码：

1. #include "ds18b20.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. 
   
4. //复位DS18B20
   
5. void DS18B20_Rst(void)
   
6. {                 
   
7.   DS18B20_IO_OUT();   //SET PG11 OUTPUT
   
8.     DS18B20_DQ_OUT=0;   //拉低DQ
   
9.     delay_us(750);      //拉低750us
   
10.     DS18B20_DQ_OUT=1;   //DQ=1
    
11.   delay_us(15);       //15US
    
12. }
    
13. //等待DS18B20的回应
    
14. //返回1:未检测到DS18B20的存在
    
15. //返回0:存在
    
16. u8 DS18B20_Check(void)
    
17. {   
    
18.   u8 retry=0;
    
19.   DS18B20_IO_IN();  //SET PG11 INPUT   
    
20. while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
    
21.   {
    
22.     retry++;
    
23.     delay_us(1);
    
24.   };   
    
25. if(retry>=200)return 1;
    
26. else retry=0;
    
27. while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
    
28.   {
    
29.     retry++;
    
30.     delay_us(1);
    
31.   };
    
32. if(retry>=240)return 1;      
    
33. return 0;
    
34. }
    
35. //从DS18B20读取一个位
    
36. //返回值：1/0
    
37. u8 DS18B20_Read_Bit(void)
    
38. {
    
39.     u8 data;
    
40.   DS18B20_IO_OUT();  //SET PG11 OUTPUT
    
41.     DS18B20_DQ_OUT=0;
    
42.   delay_us(2);
    
43.     DS18B20_DQ_OUT=1;
    
44.   DS18B20_IO_IN();  //SET PG11 INPUT
    
45.   delay_us(12);
    
46. if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
    
47. else data=0;   
    
48.     delay_us(50);           
    
49. return data;
    
50. }
    
51. //从DS18B20读取一个字节
    
52. //返回值：读到的数据
    
53. u8 DS18B20_Read_Byte(void)
    
54. {        
    
55.     u8 i,j,dat;
    
56.     dat=0;
    
57. for (i=1;i<=8;i++)
    
58.   {
    
59.         j=DS18B20_Read_Bit();
    
60.         dat=(j<<7)|(dat>>1);
    
61.     }               
    
62. return dat;
    
63. }
    
64. //写一个字节到DS18B20
    
65. //dat：要写入的字节
    
66. void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
    
67. {            
    
68.     u8 j;
    
69.     u8 testb;
    
70.   DS18B20_IO_OUT();  //SET PG11 OUTPUT;
    
71. for (j=1;j<=8;j++)
    
72.   {
    
73.         testb=dat&0x01;
    
74.         dat=dat>>1;
    
75. if (testb)
    
76.         {
    
77.             DS18B20_DQ_OUT=0;  // Write 1
    
78.             delay_us(2);                           
    
79.             DS18B20_DQ_OUT=1;
    
80.             delay_us(60);            
    
81.         }
    
82. else
    
83.         {
    
84.             DS18B20_DQ_OUT=0;  // Write 0
    
85.             delay_us(60);            
    
86.             DS18B20_DQ_OUT=1;
    
87.             delay_us(2);                          
    
88.         }
    
89.     }
    
90. }
    
91. //开始温度转换
    
92. void DS18B20_Start(void)
    
93. {                              
    
94.     DS18B20_Rst();     
    
95.   DS18B20_Check();   
    
96.     DS18B20_Write_Byte(0xcc);  // skip rom
    
97.     DS18B20_Write_Byte(0x44);  // convert
    
98. }
    
99. 
    
100. 
     
101. //初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
     
102. //返回1:不存在
     
103. //返回0:存在      
     
104. u8 DS18B20_Init(void)
     
105. {
     
106.    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
     
107. 
     
108.    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);   //使能PORTG口时钟
     
109. 
     
110.    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;        //PORTG.11 推挽输出
     
111.    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      
     
112.    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
     
113.    GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
     
114. 
     
115. 
     
116.    GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11);    //输出1
     
117. 
     
118. 
     
119.   DS18B20_Rst();
     
120. 
     
121. 
     
122. return DS18B20_Check();
     
123. }  
     
124. //从ds18b20得到温度值
     
125. //精度：0.1C
     
126. //返回值：温度值 （-550~1250）
     
127. short DS18B20_Get_Temp(void)
     
128. {
     
129.     u8 temp;
     
130.     u8 TL,TH;
     
131. short tem;
     
132.     DS18B20_Start ();        // ds1820 start convert
     
133.     DS18B20_Rst();
     
134.     DS18B20_Check();   
     
135.     DS18B20_Write_Byte(0xcc);  // skip rom
     
136.     DS18B20_Write_Byte(0xbe);  // convert      
     
137.     TL=DS18B20_Read_Byte();   // LSB   
     
138.     TH=DS18B20_Read_Byte();   // MSB  
     
139. 
     
140. if(TH>7)
     
141.     {
     
142.         TH=~TH;
     
143.         TL=~TL;
     
144.         temp=0;          //温度为负  
     
145.     }else temp=1;        //温度为正        
     
146.     tem=TH;           //获得高八位
     
147.     tem<<=8;   
     
148.     tem+=TL;          //获得底八位
     
149.     tem=(float)tem*0.625;    //转换     
     
150. if(temp)return tem;     //返回温度值
     
151. else return -tem;   
     
152. }

复制代码

    DS18B20.h代码：

1. #ifndef __DS18B20_H
   
2. #define __DS18B20_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. 
   
5. 
   
6. //IO方向设置
   
7. #define DS18B20_IO_IN()  {GPIOG->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG->CRH|=8<<12;}
   
8. #define DS18B20_IO_OUT() {GPIOG->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG->CRH|=3<<12;}
   
9. //IO操作函数                        
   
10. #define  DS18B20_DQ_OUT PGout(11) //数据端口  PA0
    
11. #define  DS18B20_DQ_IN  PGin(11)  //数据端口  PA0
    
12. 
    
13. u8 DS18B20_Init(void);//初始化DS18B20
    
14. short DS18B20_Get_Temp(void);//获取温度
    
15. void DS18B20_Start(void);//开始温度转换
    
16. void DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
    
17. u8 DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
    
18. u8 DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位
    
19. u8 DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20
    
20. void DS18B20_Rst(void);//复位DS18B20   
    
21. #endif

复制代码