Svetelektro.com

Svetelektro.com

Meno:
Heslo:

Práca s digitálnym teplotným snímačom DS18B20

Kategória: Mikroprocesory | 04.09.2012 | Autor: luboss17 

Práca s digitálnym teplotným snímačom DS18B20 po jednovodičovej zbernici One-Wire.


Dostali sa mi do rúk ešte dve digitálne teplotné čidla od firmy Dallas a to DS18b20. Digitálne preto, že na meranie teploty pomocou nich nie je potrebný žiadný AD prevodník. Informáciu o teplote vyčítame priamo z čidla po jednovodičovej zbernici One-Wire. Rozhodol som sa teda popísať toto čidlo a dať sem príklad ako zmerať pomocou tohto čidla teplotu s mikropočítačom s jadrom AVR. 

 

Zapojenie DS18B20 a MCU 

 
Čidlo je vyrábané v troch púzdrach: TO-92, SO-8 a uSOP-8. 
Obr. 1 Púzdra DS18B20
 
 
Existuju dva spôsoby ako toto čidlo zapojiť: 
 
a) s externým napájaním – čidlo napajame klasicky z externého zdroja 
Obr. 2 Externé napajanie
 
 
b) s parazitným napájaním – čidlo napájame cez dátový vodič 
Obr. 3 Parazitné napájanie
 
 
Ja sa ďalej budem venovať iba verzii s externým napájaním. 
 
Na jednu zbernicu je možné zapojiť viacero čidiel, ktoré sa dajú „adresovať“. Každé čidlo obsahuje unikátny 64 bitový ROM CODE. 
 
Posledných 8 bitov ROM kódu je 28h. Ďalších 48 bitov obsahujú unikátne sériové číslo. A most significant bajt je CRC bajt, ktorý je vypočítaný z prvých 56 bitov ROM kódu. Pre detailný popis výpočtu CRC pozri datasheet. 
 
Obr. 4 Formát ROM kódu
 
Pamať čidla – nazvaná SCRATCHPAD obsahuje 8 bajtov. 
Obr. 5 Scratchpad
 
 
Bajt 0 a 1 obsahujú 16 bitové číslo s údajom o teplote a jeho formát je zobrazený na obrázkoch nižšie. Rozlíšeni meranej teploty môžeme nastaviť na 9 až 12 bitov, kde defaultne je nastavené na 12 bitov.
 
Na nastavenie sa vyžíva konfiguračný Bajt 4: 
Obr. 6 Formát konfiguračného bajtu 4
 
 
Obr. 7 Nastavenie konfig. bajtu 4
 
 
 
Obr. 8 Bajt 0 a 1 - nameraná teplota
 
 
 
Obr. 9 Popis bitov bajtu 0 a 1
 
TH a TL bajty sa vyžívajú na signalizáciu alarmu. Nastavujú sa užívateľom a ich hodnota je porovnávaná s nameranou hodnotou a podľa toho sa nastavuje S bit. Viac v datasheete. 
 

Komunikácia čidla s MCU 

 
Komunikácia má tri stupne:
a) inicializácia
b) ROM príkaz
c) DS18B20 funkčný príkaz 
 
Inicializácia sa vykonáva PRESENCE PULSE-om a ďalej bude popísaná v realizácii One-Wire. 
 
ROM príkazy – nasledujú po inicializačnej sekvencii. V prípade, že je na jednej zbernici viac čidiel tak teraz sa vybera to z ktorým chceme pracovať.
 
Existuje 5 ROM príkazov: 
a) search ROM [F0h]
b) read ROM [33h] – tento príkaz môže byť použitý iba pri jednom čidle na zbernici – umožňuje prečítať 64 bitový ROM kód
c) match ROM [55h] – tento príkaz spolu so 64 bit ROM kódom umožňuje vybrať to čidlo s ktorým chceme pracovať – odpovedá iba SLAVE, ktorého ROM kód sa zhoduje s odoslaným ROM kódom
d) skip ROM [CCh] – bez adresácie – komunikuje sa so senzorom bez adresácie – potrebné mať iba jedno čidlo na zbernici
e) alarm search [ECh] – podobný príkazu search ROM s tým že odpovedá iba SLAVE s nastaveným alarm bitom 
 
Funkčné príkazy – tieto príkazy umožňujú čítať, zapisovať do pamäte, merať teplotu a zisťovať (stav) napájanie. 
 
Pre meranie teploty sa zapíše príkaz COVERT T [44h] – zmeria sa teplota a zapíše do pamäte, a pre čítanie pamäte (data o teplote) sa vyšle príkaz READ SCRATCHPAD [BEh]. Čítajú sa postupne bajty od 0. Viac v tabuľke. 
 
Obr. 10 Funkčné príkazy pre čidlo DS18b20
 
 

Komunikácia cez One-Wire Bus 

 
Komunikácia s MCU sa deje po jednovodičovej zbernici One-Wire a je potrebne čo najpresnejšie časovanie. Ja si vystačím so štand. funkciami delay a pri použití interného oscilátora v MCU je dobré ho aj kalibrovať (u MCU AVR – OSCCAL). 
 
Pred každým prenosom z čidla je potrebné najprv urobiť inicializačnú sekvenciu. Tá pozostáva z reset impulzu (stiahnutím zbernice na nulu a uvoľnením) o dlžke aspoň 480 us generovaného MASTER-om po ktorej nasleduje tzv. PRESENCE PULSE generovaný SLAVE-om – teda senzorom a trvá 60 až 240 us. Nasledujúci obrázok ukazuje časový diagram: 
 
Obr. 11 Reset impulz a presence pulz
 
 
V jazyku C takto: 

 
Čítanie/zápis 
Obr. 12 Čitanie/zapis na one-wire bus
 
 
Zápis bajtu v jazyku C:

 
 
 
Čítanie bajtu v jazyku C:

 
Bajt sa nachádza v premennej „data“. 
 

Príklad na meranie teploty 

 
Vytvoril som príklad, kde je ukázané zmeranie teploty a vypísanie na displej. Meranie teploty som si spravil do jednej funkcie. Používam zapojenie s externým napájaním. 
 
Pre správny chod je dobré nakalibrovať interný oscilátor (no nie je to nutnosť). V subore ds18b20.h je potrebné nastaviť port a pin kde je pripojené čidlo. Nastavuje sa direktívami: 
 
#define DS18B20_PORT PORTA 
#define DS18B20_PIN PINA 
#define DS18B20_DDR DDRA 
#define DS18B20_DQ PA0 
 
Takže ja mám čidlo pripojené na pine PA0. 
 
Na zmeranie teploty z jedného čidla na zbernici s 12bit rozlíšení slúži funkcia:

Výsledok je zapísaný ako string v char* buff. Dobre si všimnite postup práce so senzorom. 
 
Hlavný program vyzerá takto:

 
Takže každých 200 ms sa zmeria teplota a vypíše sa na displej. 
 
Downloads 
 
Subory ds18b20.h/.c a projekt v codeblocks na stiahnutie tu
 

Záver 

V tomto článku som sa snažil popísať prácu so senzorom DS18B20. Dúfam, že článok bude nápomocný hlavne začínajúcim. V budúcnosti chcem doplniť meranie teploty s viacerými čidlami na jednej zbernici. 
Na budúce: Viac čidiel na jednej zbernici a CRC 
 
Článok pochádza s adresy http://lubosweb.php5.sk
 
 


19.10.2011

Kalibrácia v touch-screen systémoch

 8674   8  Hodnotenie: 3Hodnotenie: 3Hodnotenie: 3Hodnotenie: 3Hodnotenie: 3

02.02.2014

Palubný počítač – Škoda Felícia v.2

 26418   17  Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5

17.03.2012

Programujeme AVR v jazyku C - 7. časť

 25742   5  Hodnotenie: 4.9375Hodnotenie: 4.9375Hodnotenie: 4.9375Hodnotenie: 4.9375Hodnotenie: 4.9375

18.03.2015

Program PID regulátoru mikropájky

 9992   2  Hodnotenie: 4.8333333333333Hodnotenie: 4.8333333333333Hodnotenie: 4.8333333333333Hodnotenie: 4.8333333333333Hodnotenie: 4.8333333333333

Priemerné hodnotenie: 5
Hlasov: 5

Vynikajúci

Zvoľte počet hviezdičiek:
Vynikajúci
Veľmi dobrý
Dobrý
Priemerný
Zlý



Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.

Re: Práca s digitálnym teplotným snímačom DS18B20 (Hodnotenie: 1)
Od: KECOnaj - 02.06.2014
(O užívateľovi | Poslať súkromú správu)
Ďakujem, dobrý článok hodne mi pomohol :).

Re: Práca s digitálnym teplotným snímačom DS18B20 (Hodnotenie: 1)
Od: mira109 - 13.03.2016
(O užívateľovi | Poslať súkromú správu)
použil jsem vaš binární soubor a nahrál do CPU snímač mám zapojen na stejný pin a s odporem na datovém vodiči 4k7 proti +5V a na displeji mám hodnotu -127 a nemění se?kde mám hledat problém
Autor stránky je Ondrej Závodský(zawin), o graficky design sa stará Ľuboš Fabo(BUFU).

TOPlist

Powered by Copyright © UNITED-NUKE CMS. All Rights Reserved.
Čas potrebný k spracovaniu stránky 0.02 sekúnd