蓝桥杯-单片机基础9——基于2023年官方onewire通信代码外设讲解（温度传感器DS18B20）-编程知识

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本文章针对蓝桥杯-单片机组比赛开发板所写，代码可直接在比赛开发板上使用。

型号：国信天长4T开发板（绿板），芯片：IAP15F2K61S2

（使用国信天长蓝板也可以完美兼容，与绿板几乎无差别）

万幸，蓝桥杯比赛板上使用onewire进行通信的外设只有温度传感器——DS18B20

1. 代码目的

通过对开发板外设DS18B20的正确设置，获取温度传感器的温度数值，并显示到数码管上。

2. 头文件设置

对于需要进行通信的外设，官方提供了底层onewire.c文件，我们可以直接采用该文件中已经定义好的函数，来对DS18B20进行正确的通信设置。但是，从16年开始为了增加难度，官方提供的代码会故意出现一些错误与遗漏，我们以2023年官方提供的底层文件为参考

下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1LfixDiinqsOhYbhrAptbMQ 提取码：1111

要正确使用官方提供的底层文件onewire.c有两种方式：

方式一：（直接复制）

将该文档中的代码全部复制粘贴到我们建立的工程文件的C文件中，并直接在我们自己的C文件中进行函数调用。缺点是会造成我们的代码文件破500行，调试起来眼花缭乱；优点是简单粗暴，学习成本不高。

方式二：（自定义头文件，推荐）

该方法比较推崇，建议学会，小蜜蜂老师有一节课专门讲如何操作，这里只介绍该项目的操作过程。

步骤一：建立新建一个头文件，在项目的source group文件夹中右键选择“add new items”，然后添加一个后缀为.h的文件：

然后keil5就会打开一个新的文本编辑页面，这个页面就需要写我们对官方提供的onewire.c文件的头文件，在这个文件中输入以下内容：

#ifndef __ONEWIRE_H__
#define __ONEWIRE_H__void Write_DS18B20(unsigned char dat);	
unsigned char Read_DS18B20(void);
bit init_ds18b20(void);#endif

中间三行为需要在主函数文件中调用的函数声明，直接在onewire.c文件中复制过来。其他的部分是头文件固定格式，需要牢记。

步骤二：正确添加底层文件onewire.c

在项目的source group文件夹中右键选择“add existing items”，然后添加百度网盘下载的onewire.c的文件：

然后keil5工程栏就出现了一个onewire.c的文件，然后我们需要检查该文件是否缺少了一些东西。

打开该文件，点击编译，我们来看看有什么反应：

报错提示文件中的DQ变量不存在，因此我们需要在该文件的最上方对DQ变量进行定义，查看比赛提供的原理图：

可以发现DQ端口外部连接到了P1^4引脚上，因此我们需要在onewire.c中，将DQ变量看作一个特殊位变量，并对其进行定义，定义好之后再次进行编译查看：

发现报错反而多了一个P1，而P1在公共二进制文件库中可以由头文件reg52.h引用，因此我们需要在onewire.c定义该头文件：

此时编译后我们发现，错误全部消失，只有一些提示我们存在未调用程序的警告，无所谓，说明我们的修改成功了。

到此处，对于官方提供的底层代码文件添加完毕，在比赛中，我们可以采用这种一边编译，一边排错的方式对官方埋得坑进行避雷。

需要我们额外添加的代码只有两行，全部底层文件onewire.c如下：

/*	# 	单总线代码片段说明1. 	本文件夹中提供的驱动代码供参赛选手完成程序设计参考。2. 	参赛选手可以自行编写相关代码或以该代码为基础，根据所选单片机类型、运行速度和试题中对单片机时钟频率的要求，进行代码调试和修改。
*/#include <reg52.h>  //引入头文件，排除P1不存在错误sbit DQ = P1^4;  //根据原理图定义特殊位变量DQ//
void Delay_OneWire(unsigned int t)  
{unsigned char i;while(t--){for(i=0;i<12;i++);}
}//
void Write_DS18B20(unsigned char dat)
{unsigned char i;for(i=0;i<8;i++){DQ = 0;DQ = dat&0x01;Delay_OneWire(5);DQ = 1;dat >>= 1;}Delay_OneWire(5);
}//
unsigned char Read_DS18B20(void)
{unsigned char i;unsigned char dat;for(i=0;i<8;i++){DQ = 0;dat >>= 1;DQ = 1;if(DQ){dat |= 0x80;}	    Delay_OneWire(5);}return dat;
}//
bit init_ds18b20(void)
{bit initflag = 0;DQ = 1;Delay_OneWire(12);DQ = 0;Delay_OneWire(80);DQ = 1;Delay_OneWire(10); initflag = DQ;     Delay_OneWire(5);return initflag;
}

步骤三：在主函数文件中，添加头文件：

3. 原理图介绍

该外设已经有了固定的硬件连接，因此我们只需要关注其DQ位与单片机的P14引脚连接到了一起。

对DS18B20外设的额外介绍：

        DQ全称为数字信号输入输出端，该传感器的最低温度精度为0.0625℃，并将读取到的温度保存到MSB、LSB两个8位寄存器当中。寄存器各位如下：

MSB S S S S S $2^6$ $2^5$ $2^4$
LSB $2^3$ $2^2$ $2^1$ $2^0$ $2^{-1}$ $2^{-2}$ $2^{-3}$ $2^{-4}$

从表格中进行观察我们可以发现，

        高位的MSB寄存器的前5位用于表示温度是否为整数，当全为0时极为整数，编程时不需要在意。最后3位与LSB的高4位共同构成温度的整数部分值

        LSB的低4位构成了温度的小数部分。

        温度具体数值转换方式与二进制转十进制相同，编程时，只需要将MSB和LSB中的有效数值位读取出来，合并成一个11位的2进制数，并乘以精度0.0625即可得到当前的准确温度值。

        但是温度是存在小数的，因此我们常常将温度值乘以10，构成一个无小数的整数，从而便于在数码管中进行显示。

4. DS18B20操作流程

4.1 时序操作流程

1	DS18B20初始化复位
2	写入0xCC，跳过ROM寻址指令
3	写入0x44，开始温度转换
4	延时700~900ms
5	DS18B20初始化复位
6	写入0xCC，跳过ROM寻址指令
7	写入0xBE，读取高速暂存器
8	读取温度数值存入LSB
9	读取温度数值存入MSB

以上所有的操作，除了第4步延时以外，其余函数都在官方提供的底层代码中直接调用。为了方便使用，我们常常自己写延时函数，并且在延时函数中放入我们的数码管刷新函数，避免在这段延时期间，数码管产生明显的闪烁。

4.2 程序操作流程

一般我们不可能遇到温度为零下的可能，因此我直接去掉了判断温度是否大于零的部分。

最后三行为数值提取的思路，不要死记，建议理解，注意对temperature的左移和右移会引起其值的大小变化：右移4位相当于除以16，或者乘以0.0256

5. 代码参考

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include "onewire.h"void SMGrunning ();unsigned char code duanma[10] = { 0xc0 , 0xf9 , 0xa4 , 0xb0 , 0x99 , 0x92 , 0x82 , 0xf8 , 0x80 , 0x90 };
unsigned char code duanma_dot[10] = { 0x40 , 0x79 , 0x24 , 0x30 , 0x10 , 0x12 , 0x02 , 0x78 , 0x00 , 0x10 };void Delay2ms()		//@12.000MHz
{unsigned char i, j;i = 20;j = 50;do{while (--j);} while (--i);
}void Delay800ms()		//@12.000MHz
{unsigned char j;_nop_();_nop_();j = 20;do{SMGrunning ();} while (--j);}void select_HC573 ( unsigned char channal )
{switch ( channal ){case 4:P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0x80;break;case 5:P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xa0;break;case 6:P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xc0;break;case 7:P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xe0;break;}
}void SMG_state ( unsigned char pos_SMG , unsigned char value_SMG )
{select_HC573 ( 6 );P0 = 0x01 << pos_SMG;select_HC573 ( 7 );P0 = value_SMG;
}void SMG_all_down ()
{select_HC573 ( 6 );P0 = 0xff;select_HC573 ( 7 );P0 = 0xff;
}unsigned int temperature = 0;
void ds18b20_temperature ()
{unsigned char LSB,MSB;init_ds18b20();Write_DS18B20(0xcc);	Write_DS18B20(0x44);Delay800ms();init_ds18b20();Write_DS18B20(0xcc);	Write_DS18B20(0xbe);LSB = Read_DS18B20();MSB = Read_DS18B20();temperature = MSB;temperature = ( temperature << 8 ) | LSB;temperature = (temperature >> 4)*10 + (LSB & 0x0f)*0.625;}void SMGrunning ()
{SMG_state( 0 , 0xff );Delay2ms();SMG_state( 1 , 0xff );Delay2ms();SMG_state( 2 , 0xff );Delay2ms();SMG_state( 3 , 0xff );Delay2ms();SMG_state( 4 , 0xff );Delay2ms();SMG_state( 5 , duanma[temperature/100] );Delay2ms();SMG_state( 6 , duanma_dot[temperature/10%10] );Delay2ms();SMG_state( 7 , duanma[temperature%10] );Delay2ms();SMG_all_down ();}int main ()
{while ( 1 ){ds18b20_temperature ();SMGrunning ();}
}