ATmega8与DS18B20单总线温度传感器接口的C语言实现

"DS18B20是一种流行的1-Wire温度传感器，常用于各种环境监测应用。ATmega8是一款由ATMEL公司生产的8位微控制器，因其丰富的内置功能和相对较低的成本而被广泛应用。本文主要探讨了如何使用C语言在DS18B20和ATmega8之间建立通信接口，以便于实现精确的温度测量和数据处理。" 1. DS18B20特性 DS18B20是Dallas Semiconductor（现Maxim Integrated）制造的一款数字温度传感器，它具有以下特点： - 单线通信：只需一根信号线即可实现数据传输，简化了硬件设计。 - 内置温度传感器：能够提供-55°C到+125°C的宽温度范围测量。 - 存储器：内置9位分辨率（可扩展至12位）的温度转换结果，以及可编程的报警触发器。 - 自供电或外部供电：可以通过数据线（ parasite power mode）获取电源，或者使用外部电源。 2. ATmega8微控制器 ATmega8是一款基于AVR RISC架构的8位微控制器，拥有以下关键特性： - 内存：包含8KB的闪存程序存储器，512B的SRAM，1KB的EEPROM。 - 定时器/计数器：多个定时器和计数器可用于各种时间控制任务。 - 串行接口：支持I2C，USART，SPI等多种串行通信协议。 - A/D转换器：8通道的10位A/D转换器，用于模拟信号数字化。 - 模拟比较器：可用于比较输入信号。 - 看门狗定时器：确保程序稳定运行。 3. 接口实现 DS18B20与ATmega8之间的通信基于1-Wire协议，该协议允许单片机通过单根线进行数据传输和设备识别。C语言实现的关键在于准确地模拟1-Wire协议的时序，包括数据的发送和接收，以及必要的延时控制。在C代码中，通常使用循环延迟函数来模拟微秒级别的延时。 4. 软件延时 由于1-Wire协议对时序要求非常严格，因此在C语言中实现微秒级的延时是必要的。这通常通过循环计数的方式完成，例如，通过计算循环次数来达到所需的延时时间。在ATmega8上，可能需要考虑CPU速度和编译器优化对延时的影响。 5. 程序框图与操作流程 文章中会给出一个针对DS18B20操作的程序框图，展示从初始化传感器到读取温度数据的主要步骤。这些步骤包括： - 初始化1-Wire总线。 - 发送复位脉冲，检测是否存在DS18B20。 - 发送命令，如读温度、配置寄存器等。 - 接收并处理传感器返回的数据。 - 处理温度值，可能包括校准和转换为工程单位。 6. 技巧与注意事项 在实际应用中，应注意以下几点： - 信号线的电气特性：1-Wire通信对线路阻抗和噪声敏感，需确保线路质量。 - 电源稳定性：DS18B20在 parasite power mode 下对电源稳定性要求较高。 - 错误处理：需要考虑到通信错误和传感器故障的情况，设计适当的错误处理机制。 - 温度转换时间：DS18B20进行温度测量时需要一定的时间，需等待转换完成后再读取数据。 7. 结论 DS18B20与ATmega8的接口实现是一个实用的嵌入式系统设计案例，通过C语言编程，可以构建低成本、高精度的温度测量系统。理解这种接口实现对于进行类似的单片机和传感器集成项目具有重要的参考价值。