Arduino DS18B20溫度傳感器

一、介紹

DS18B20溫度傳感器是一種數字溫度傳感器，控制協議簡單，數據穩定可靠，而且價格低廉，非常適合用於單片機控制系統中。

DS18B20採用單總線結構，只需要三根引腳即可完成通訊。它可以工作在-55℃至125℃的溫度範圍內，並提供了9至12位分辨率。此外， DS18B20還可以通過使用外部供電提高精度。

二、DS18B20的接線

DS18B20隻需要三根線(DQ, GND, VCC)即可完成與單片機的連接。

DQ – 連接到單片機的任意IO口，用於數據的傳輸

GND – 連接到單片機的 GND

VCC – 連接到單片機的 VCC

              +---------+ 
              |         |
              |        VCC --------------- 3.3V - 5V
              |         |
              |        GND --------------- GND
              |         |
              |         |
DQ ------------+         +--------------- 

三、使用DS18B20進行溫度測量

DS18B20通過一次性寫入指令來啟動溫度測量，並通過讀取傳感器的數據進行溫度的計算。以下是使用DS18B20進行溫度測量的基本步驟：

1、複位信號線：

void reset() {
  digitalWrite(DQ, LOW);
  delayMicroseconds(480);
  pinMode(DQ, INPUT);
  delayMicroseconds(60);
  
  int presence = digitalRead(DQ);
  delayMicroseconds(420);
}

2、向DS18B20發送寫入指令以啟動溫度測量：

void writeBit(uint8_t bit) {
  pinMode(DQ, OUTPUT);
  digitalWrite(DQ, LOW);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(DQ, bit);
  delayMicroseconds(60);
  pinMode(DQ, INPUT);
}

void writeByte(uint8_t byte) {
  for (uint8_t i=0; i>= 1;
  }
}

void startConversion() {
  reset();
  writeByte(0xCC);  // Skip ROM command 
  writeByte(0x44);  // Start Conversion
}

3、讀取DS18B20返回的數據：

void readBit(uint8_t& bit) {
  pinMode(DQ, OUTPUT);
  digitalWrite(DQ, LOW);
  delayMicroseconds(1);
  pinMode(DQ, INPUT);
  delayMicroseconds(14);
  bit = digitalRead(DQ);
  delayMicroseconds(45);
}

uint8_t readByte() {
  uint8_t byte = 0;
  for (uint8_t i=0; i<8; i++) {
    uint8_t bit;
    readBit(bit);
    byte |= (bit << i);
  }
  return byte;
}

void readScratchpad(uint8_t* scratchpad) {
  reset();
  writeByte(0xCC);  // Skip ROM command 
  writeByte(0xBE);  // Read Scratchpad 

  for (uint8_t i=0; i<9; i++) {
    scratchpad[i] = readByte();
  }
}

4、將DS18B20返回的數據進行溫度計算：

float readTemperature() {
  startConversion();
  delay(750);

  uint8_t scratchpad[9];
  readScratchpad(scratchpad);

  int16_t raw = scratchpad[0] | (scratchpad[1] << 8);
  float temp = (float)raw / 16.0;
  return temp;
}

四、示例代碼

下面是一個簡單的示例程序，用於讀取DS18B20的溫度值並將其打印到串口：

#include <OneWire.h>

OneWire ds(DQ);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  float temp = readTemperature();
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temp, 1);
  Serial.println("C");
  
  delay(1000);
}

void reset() {
  //...
}

void writeBit(uint8_t bit) {
  //...
}

void writeByte(uint8_t byte) {
  //...
}

void startConversion() {
  //...
}

void readBit(uint8_t& bit) {
  //...
}

uint8_t readByte() {
  //...
}

void readScratchpad(uint8_t* scratchpad) {
  //...
}

float readTemperature() {
  //...
}