c51串口通信原理及实操

♞沉寂2025-09-07 19:46

UART(外设)

（通信主机）之间进行通信？

GND:

并行通信：一次性将多条数据传输

优点：效率高

缺点：单片机引脚资源有限，并行通信方法占用大量的应用层资源

解决方法：按位序依次发送部分数据

串行通信：同一时刻传输一个bit

例：USB

串口通信既可以是全双工的，也可以是半双工或单工的，这取决于具体的硬件设计和通信协议。

  • 全双工：最常见的串口（如RS-232、RS-422）支持全双工通信，即通信双方可以同时发送和接收数据。这是因为它们使用独立的发送线（TX）和接收线（RX），两条路信号传输互不干扰。例如，计算机与外部设备通过RS-232串口通信时，双方可同时收发数据。

  • 半双工：某些串口设计（如RS-485）默认工作在半双工模式，发送和接收共用同一组线路，因此同一时间只能单向传输（要么发送，要么接收），需要通过控制信号切换方向。

  • 单工：少数特殊场景下（如某些简单传感器的数据发送），串口可能被设计为单工模式，只能单向传输（要么只能发送，要么只能接收）。

半双工通信：

单工通信：

串口通信：

串口通信是一种特殊的串行通信,属于全双工通信

接收信号：RXD

发送信号：TXD

在串口通信中，RXD和TXD是最核心的两根数据线，用于明确数据的传输方向，具体含义如下：

1. RXD（Receive Data）：接收信号线

  • 功能：用于接收外部设备发送过来的数据。
  • 例：当计算机与单片机通信时，计算机的RXD线连接单片机的TXD线，以接收单片机发送的数据；反之，单片机的RXD线连接计算机的TXD线，以接收计算机发送的指令。

2. TXD（Transmit Data）：发送信号线

  • 功能：用于向外部设备发送数据。
  • 例：单片机通过自身的TXD线，将采集到的传感器数据发送到计算机的RXD线；计算机也通过自身的TXD线，将控制指令发送到单片机的RXD线。

&


空闲位：高电平

起始位：低电平

发送顺序：低位先行

奇偶校验正确率：50%

奇校验：

偶校验：

无校验：

停止位：高电平

波特率bps：1200，2400，4800，9600，115200...（bit/s）

传输1bit所需时间：1/波特率

根据所给参数计算每秒传输有效字节数：

  1. 波特率定义：9600波特率表示每秒传输9600个二进制位（bit）。

  2. 串口数据帧结构（按你的参数）：

    • 起始位：1bit（固定，用于标识数据开始）
    • 数据位：8bit（约定的传输比特数）
    • 校验位：0bit（n：无奇偶校验）
    • 停止位：1bit（约定的停止位长度）
    • 每帧总长度：1+8+0+1 = 10bit

  3. 每秒传输字节数计算：

    • 1字节（Byte）= 8bit（数据位，不包含控制位）
    • 每秒可传输的帧数：9600bit ÷ 10bit/帧 = 960帧
    • 每帧包含1个有效字节（8bit数据位），因此每秒传输字节数 = 960字节

关键说明

  • 停止位"不固定"是指可设置为1bit、1.5bit或2bit（根据协议约定），若你的场景中停止位为1bit，计算完全成立。
  • 若停止位为2bit，结果则为9600÷(1+8+0+2)=872字节/秒，需根据实际配置调整。

综上，在"9600波特率、8数据位、无校验、1停止位"的配置下，每秒可传输960字节

1. 同步通信与异步通信的核心区别（以SCL为标志）

  • 同步通信 ：

    通信双方共用一条独立的时钟信号线（如I2C的SCL），发送方通过SCL线向接收方发送时钟信号，双方以该时钟的节拍同步数据传输（即"时钟同步"）。

    例如：I2C、SPI协议，均通过SCL（或SCK）时钟线实现同步，数据在时钟的上升沿/下降沿被采样。

  • 异步通信 ：

    没有独立的时钟信号线（无SCL），通信双方需提前约定相同的波特率（数据传输速率），通过数据信号中的起始位、停止位等"约定规则"实现同步。

    例如：串口通信（UART），发送方和接收方靠预设的波特率（如9600、115200）保持节奏一致，无需额外时钟线。

2. 串口通信的本质：异步串行全双工

  • 异步：如上述，串口通信没有SCL时钟线，依赖波特率约定和数据帧格式（起始位、数据位、校验位、停止位）实现同步，属于异步通信。
  • 串行：数据按位依次传输（而非并行传输多位），仅通过一根数据线（如TX/RX）即可完成单向数据传输。
  • 全双工：标准串口（如RS-232）通过两根独立的数据线（TX发送线、RX接收线）实现双向通信，双方可同时发送和接收数据（如计算机与串口设备通信时，可一边发送指令，一边接收反馈）。

3. 对比I2C（含SCL/SDA）与串口通信

协议 时钟线（SCL） 数据线（SDA/TX/RX） 通信方式 典型应用场景
I2C 有（必需） 1根（双向复用） 同步串行半双工 芯片间短距离通信（如传感器与MCU）
串口（UART） 无 2根（TX发送、RX接收） 异步串行全双工 设备间远距离通信（如PLC与上位机）

简言之，SCL的有无是区分同步与异步通信的关键标志：有SCL（如I2C）为同步通信，无SCL（如串口）为异步通信 。而串口通信凭借独立的收发线，同时具备了"全双工"能力，是工业控制、设备互联中最常用的异步串行通信方式。

以下是关于主机间通信及相关标准的清晰总结：

一、通信中的基础问题

单片机：使用TTL

  • 核心问题：导线存在内阻，导致电压随传输距离增加而衰减，同时易产生串扰（信号相互干扰失真）。
  • TTL电平限制 ：
    • 电压值与芯片相关（如51单片机为5V，2440为3.3V）。
    • 5V TTL通信距离通常仅10-20米，超过则信号不稳定。

二、RS232标准（解决短距离通信）

  • 电平定义 ：
    • 逻辑高电平：-3V ~ -15V
    • 逻辑低电平：+3V ~ +15V
  • 线路结构：收线（RX）、发线（TX）、地线（GND），共3根线。
  • 通信方式：全双工（双方可同时收发数据）。
  • 传输距离：理论20-30米。

三、RS485标准（解决长距离通信）

  • 信号传输 ：通过A、B两根信号线，以两者的电压差识别信息：
    • 正电压差（A > B）：高电平
    • 负电压差（A < B）：低电平
    • 电压范围：±7V ~ ±12V
    • +7+12v：表1；-7-12v表0；
  • 抗干扰能力：差分信号设计，抗干扰性强。
  • 通信方式：半双工（同一时间只能单向传输）。
  • 传输距离：可达1200米，适合大范围数据传输。

三种方案对比：

类型 通信方式 传输距离 抗干扰性 适用场景
TTL 全双工 10-20米 较弱 短距离板间通信
RS232 全双工 20-30米 中等 短距离设备连接
RS485 半双工 可达1200米 强 长距离总线通信

实操：

需要使用到定时器1

设置定时计数器1初值：

设置为8位自动重载模式

定时器1初值计算：

SMOD:0/1

focs：晶振频率： 单位MHZ

256-21*晶振频率（12）*106/32/设定的波特率（1200）/12=204；

怎么计算不同串行口工作方式下的波特率？

TB8：奇偶校验

TI:手动清零，发送中断请求标志位，用于中断其他请求待信息发送完毕后清零

RI:手动清零，软件复位

总结：要做到发送数据：

1：打开中断开关（定时器一）

2：设置定时器一的工作模式

3：确定SCON下串行口的工作方式

4：修改SCON下的各位置一/零情况

收发数据寄存器：

写发送代码：

1200 n，8，1

1：确认工作方式：

8位：数据位比特数

9位：数据位比特数加上一比特的的奇偶校验位

所以我们选择方式一

为避免电路故障：

c 复制代码 
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	
}

REN置1，

c 复制代码 
void init_uart(void)
{
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	
}

让SMOD置1，波特率加倍：

c 复制代码 
void init_uart(void)
{
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;
	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	
	//设置定时器一：

	
}

设置定时器一：

使用单片机晶振为11.0596MHZ

c 复制代码 
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t&= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
 	t &= ~(3 << 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);

	
}

发送数据：


c 复制代码 
void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);//手动置0
}

总代码：发送字符

c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include"delay.h"
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t &= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
    t &= ~(3<< 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;	//256-2*11.0596*1000000/32/1200/12=208
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);	//	打开定时器t1的运行控制位，置1
	
}

void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);		//手动置0
}

int main(void)
{
	init_uart();
	while(1)
	{
		send_char('A');//65
		delay(0x9FFF);	
	}

	return 0;
}

发送字符串：（不能使用printf，但是可以使用sprintf）

记得包string.h和strlen.h库

c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include"delay.h"
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t &= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
    t &= ~(3<< 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;	//256-2*11.0596*1000000/32/1200/12=208
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);	//	打开定时器t1的运行控制位，置1
	
}

void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);		//手动置0
}
void send_buff(const char *p,int len)
{
	while(len--)
	{
		send_char(*p++);
	}
}
int main(void)
{
	const char *s="HELLO WORLD!";
	int n=10,m=20;
	xdata char buffer[32];

	init_uart();

	while(1)
	{
	//	send_char('A');//65
		sprintf(buffer,"%d+%d=%d我去",m,n,m+n);
		send_buff(buffer,strlen(buffer));
		delay(0x9FFF);	
	}

	return 0;
}

51单片机：大端字节序

接收数据：

复制代码 
IE |= (1<<7)|(1<<4);  //打开允许中断寄存器

void uart_handler(void) interrupt 4
{
	if((SCON & (1<<0)) != 0)
	{
		P2 = SBUF;
		SCON &= ~ (1<<0);//手动（软件）置0
	}
}
c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include"delay.h"
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	
	IE |= (1<<7)|(1<<4);  //打开允许中断寄存器

	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t &= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
    t &= ~(3<< 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;	//256-2*11.0596*1000000/32/1200/12=208
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);	//	打开定时器t1的运行控制位，置1
	
}

void uart_handler(void) interrupt 4
{
	if((SCON & (1<<0)) != 0)
	{
		P2 = SBUF;
		SCON &= ~ (1<<0);//手动（软件）置0
	}
}



void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);		//手动置0
}
void send_buff(const char *p,int len)
{
	while(len--)
	{
		send_char(*p++);
	}
}
int main(void)
{
	int a,b,c,d,f,g;
	const char *s="HELLO WORLD!";
	int n=10,m=20;

	xdata char buffer[32];
	a=sizeof(int);	//2
	b=sizeof(char);	 //1
	c=sizeof(short); //2
	d=sizeof(long);	//4
//	e=sizeof(longlong);//
	f=sizeof(float); //	4
	g=sizeof(double);//	4
	

	init_uart();

	while(1)
	{
		
	//	send_char('A');//65
		sprintf(buffer,"size=%d\n",g);
		send_buff(buffer,strlen(buffer));
		delay(0x9FFF);	
	}

	return 0;
}

主从应答：

c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include"delay.h"
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	
	IE |= (1<<7)|(1<<4);  //打开允许中断寄存器

	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t &= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
    t &= ~(3<< 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;	//256-2*11.0596*1000000/32/1200/12=208
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);	//	打开定时器t1的运行控制位，置1
	
}

//定义片外缓冲区
xdata char rcv_buffer[64];
int pos = 0;//接收字符个数



void uart_handler(void) interrupt 4
{
	if((SCON & (1<<0)) != 0)
	{
		rcv_buffer[pos++] = SBUF;
		SCON &= ~ (1<<0);
	}
}



void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);		//手动置0
}
void send_buff(const char *p,int len)
{
	while(len--)
	{
		send_char(*p++);
	}
}
int main(void)
{
	
	

	init_uart();

	while(1)
	{
		
	//	send_char('A');//65
	if(pos !=0)
	{
		delay(0xFFFF);
		send_buff(rcv_buffer,pos);
	}
	}
	return 0;
}

规定应答：

复制代码 
xdata char rcv_buffer[64]={0};//初始化

memset(rcv_buffer,0,sizeof(rcv_buffer));//记得清空缓冲区！！！
c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include"delay.h"
//1:初始化函数
void init_uart(void)
{
	//设置串口：
	unsigned char t;
	t=SCON;
	t &=~(3<<6);//先将第SM0和SM1清零
	t |=(1<<6)|(1<<4);//使用方式一：SM1置1
	SCON=t;

	PCON |=(1<<7);//SMOD置1
	
	IE |= (1<<7)|(1<<4);  //打开允许中断寄存器

	//设置定时器一：
	t=TMOD;
	t &= ~(3<<4);
 	t |= (2<<4);
    t &= ~(3<< 6);
	TMOD = t;
	TH1 = 208;	//256-2*11.0596*1000000/32/1200/12=208
	TL1 = 208;
	TCON |= (1 << 6);	//	打开定时器t1的运行控制位，置1
	
}

//定义片外缓冲区
xdata char rcv_buffer[64]={0};
int pos = 0;//接收字符个数



void uart_handler(void) interrupt 4
{
	if((SCON & (1<<0)) != 0)
	{
		rcv_buffer[pos++] = SBUF;
		SCON &= ~ (1<<0);
	}
}



void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);	 //TI为1时数据发送完毕，TI为0时数据正在发送
	SCON &= ~(1 << 1);		//手动置0
}
void send_buff(const char *p,int len)
{
	while(len--)
	{
		send_char(*p++);
	}
}
int main(void)
{
	
	

	init_uart();

	while(1)
	{
		
	//	send_char('A');//65
		if(pos !=0)
		{
			delay(0xFFFF);
			if(strcmp(rcv_buffer,"china")==0)
			{
				send_buff("ok",2);
			}
			else if(strcmp(rcv_buffer,"hello")==0)
			{
				send_buff("confirm",7);
			}
			pos = 0;
			memset(rcv_buffer,0,sizeof(rcv_buffer));//记得清空缓冲区！！！
			
		}
		}
	return 0;
}

传递数据时常用hex：十六进制数传递

modbus协议：

通常上位机一个，下位机若干个

上位机生成协议数据：

下位机读取执行

执行完毕后下位机回复数据给上位机：

注意功能码最高位的0转为1！！

关于DS18B20的概念

释放总线

上拉电阻：VCC

上拉电阻作用：双方在释放总线时总线能够达到高电平

下拉电阻：GND

1. 释放总线

总线是多个设备（如芯片、模块）共享的通信线路，同一时间通常只允许一个设备"占用"总线发送信号，其他设备需处于"接收"或"空闲"状态。

"释放总线"指的是：当一个设备完成数据发送后，停止对总线的驱动（不再主动输出高电平或低电平），让总线恢复到"空闲状态"，以便其他设备可以占用总线进行通信。

简单说，就是设备"放手"总线，不再控制它的电平状态。

2. 上拉电阻：VCC

上拉电阻是一端连接总线，另一端连接电源（VCC，高电平）的电阻。

  • 连接方式：总线 ←→ 上拉电阻 ←→ VCC（电源正极）。
  • 作用核心：当所有设备都"释放总线"（不再驱动总线）时，上拉电阻会将总线"拉到"高电平（因为电阻导通微弱电流，总线电平接近VCC），让总线保持一个稳定的空闲状态。

3. 上拉电阻作用：双方在释放总线时总线能够达到高电平

这是上拉电阻的核心功能之一。在多设备共享总线的场景中（比如两个设备A和B通信）：

  • 当A发送完数据、释放总线，且B也未发送数据（同样释放总线）时，总线本身没有设备驱动，理论上电平可能不稳定（受干扰、寄生电容等影响）。
  • 上拉电阻此时会通过微弱电流将总线"拉向"VCC，确保总线在空闲时稳定为高电平，避免状态混乱，为下一次通信提供明确的初始状态。

4. 下拉电阻：GND

下拉电阻是一端连接总线，另一端连接地（GND，低电平）的电阻。

  • 连接方式：总线 ←→ 下拉电阻 ←→ GND（电源负极）。
  • 作用核心：与上拉电阻相反，当所有设备释放总线时，下拉电阻会将总线"拉到"低电平，确保总线空闲时稳定为低电平。

上拉电阻或下拉电阻的阻值越小，对总线的影响主要体现在以下几个方面：

  1. 增大静态功耗

    电阻越小，根据欧姆定律（I=U/R），当总线被拉到高电平（上拉）或低电平（下拉）时，流过电阻的电流越大，导致电路的静态功耗增加，尤其在总线长期处于稳定状态时，这种功耗浪费更为明显。

  2. 增强总线驱动能力（抗干扰）
    小阻值电阻能提供更强的拉电流（上拉）或灌电流（下拉）能力，当总线上存在外界干扰（如噪声、瞬间低电平/高电平信号）时，更能快速将总线拉回稳定的高/低电平，减少干扰对总线状态的影响，提高总线的抗干扰能力。

  3. 延长总线状态切换时间

    总线上通常存在分布电容（导线、器件引脚等形成的寄生电容），电阻越小，RC时间常数（τ=R×C）越小，理论上状态切换更快？这里可能存在误解：实际中，当外部器件驱动总线改变状态时（如从高电平拉到低电平），小阻值上拉电阻会与驱动器件形成竞争------驱动器件需要提供更大的电流来克服上拉电阻的拉电流，反而可能延缓总线从高到低的切换速度；同理，下拉电阻过小时，也可能延缓总线从低到高的切换。因此，过小的电阻可能增加状态切换的延迟。

  4. 可能损坏驱动器件

    若上拉/下拉电阻过小，当外部驱动器件试图将总线拉到与电阻相反的电平（如上拉电阻接VCC，驱动器件想将总线拉到低电平）时，会形成较大的电流回路（VCC→上拉电阻→驱动器件→GND），过大的电流可能超过驱动器件的最大允许电流，导致器件损坏。

综上，上拉/下拉电阻的阻值需根据总线速度、功耗要求、驱动能力及抗干扰需求综合选择，并非越小越好。

上拉电阻：4.7~10k

DS18B20接VCC，电阻为上拉电阻

1：判断DS18B20温度传感器是否存在并复位该传感器：

这是单总线（1 - WIRE BUS）通信中 DS1820 器件的初始化流程，核心是"复位脉冲（Reset Pulse）"和"存在脉冲（Presence Pulse）"的交互，用于主设备（Master）与 DS1820 建立通信前的"握手"。

1. 流程阶段与时间参数

  • 主设备发送复位脉冲（Master Tx "reset pulse"） ：
    主设备主动将总线拉低（Bus master active low，黑色实线）【通过】，持续时间最小 480μs，最大 960μs。目的是"复位"总线上的 DS1820，让器件进入待响应状态。

  • DS1820 等待与发送存在脉冲 ：

    主设备释放总线后，总线通过**上拉电阻（Resistor pull - up，黑色细实线）**回到高电平（接近 VCC）。

    DS1820 检测到总线由低变高后，等待 15 - 60μs，然后主动将总线拉低（DS1820 active low，灰色实线），发送"存在脉冲"，持续时间 60 - 240μs。这是 DS1820 向主设备"报告自己存在"的信号。

  • 主设备接收存在脉冲（Master Rx） ：

    主设备需在释放总线后，至少等待 480μs 来检测 DS1820 的存在脉冲，确认 DS1820 已准备好通信。

2. 线型图例（LINE TYPE LEGEND）

  • Bus master active low（黑色实线）：主设备主动将总线拉低的阶段。
  • DS1820 active low（灰色实线）：DS1820 主动将总线拉低的阶段（存在脉冲）。
  • Resistor pull - up（黑色细实线）：总线无设备主动拉低时，由上拉电阻拉至高电平的阶段。

3. 核心逻辑

单总线是"一主多从"的通信方式（一条线同时传数据和供电），初始化的"复位 - 存在脉冲"是为了：

  • 主设备通过复位脉冲"唤醒/同步"从设备（DS1820）；
  • DS1820 通过存在脉冲"应答"主设备，确认自身在线且可通信。

只有完成这个交互，主设备才能后续向 DS1820 发送读写命令（如温度转换、数据读取等）。

代码：

c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#include"delay.h"

#define DS18B20_SET (P3 |= (1<<7))//将P37电平拉高
#define DS18B20_CLEAR (P3 &= ~(1<<7))//将P37电平拉低
#define DS18B20_TST ((P3 & (1<<7))!=0)//判断P37电平的电平高/低状态

// 11.0592MHz晶振版本 - 优化版
void Delay10us(unsigned int n)	//针对晶振频率为11.0592MHz的情况，函数功能：延迟n*10us
{
	unsigned char data i;

	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	i = 2 * n;
	while (--i)
	{
		_nop_();
		_nop_();
	}
}

int reset_ds18b20(void)
{
    int t;
    DS18B20_CLEAR;   // 主设备拉低总线，发送复位脉冲
    Delay10us(70);   // 拉低持续约 700μs（符合"最小 480μs，最大 960μs"）
    DS18B20_SET;     // 释放总线，由上拉电阻拉到高电平
    Delay10us(4);    // 等待 DS18B20 响应

    t = 0;
    // 检测 DS18B20 是否拉低总线（存在脉冲的开始）
    while(DS18B20_TST && t < 30) 
    {
        Delay10us(1);
        ++t;
    }
    if(t >= 30) 
    {    // 超时，未检测到 DS18B20 拉低总线
        return 0;
    }

    t = 0;
    // 检测 DS18B20 是否释放总线（存在脉冲的结束，总线回到高电平）
    while(!DS18B20_TST && t < 30) 
    {
        Delay10us(1);
        ++t;
    }
    if(t >= 30) 
    {    // 超时，DS18B20 未释放总线
        return 0;
    }
    return 1;        // 复位成功，检测到 DS18B20 存在
}

int main(void)
{
	if(reset_ds18b20()!=0)
	{
		P2=0;
		delay(0xFFFF);
		P2=0xFF;
	}
	while(1)
	{
		
	}
	return 0;
}

温度传感器存在并且复位的标志：LED灯亮一段时间后熄灭。

向温度传感器写入数据：

这是单总线（1 - WIRE BUS）通信中，主设备向 DS1820 写入"0"和"1"的时序图，核心是两种"写时隙（Write Slot）"的时序规范，用于主设备向 DS1820 传输二进制数据（0 或 1）。

1. 左侧：主设备写"0"时隙（MASTER WRITE "0" SLOT）

主设备向 DS1820 写"0"时，需遵循以下时序：

  • 主设备拉低总线 ：主动将总线拉低（图中黑色实线部分），持续时间要求 60 μs < T_X "0" < 120 μs（即拉低时间在 60 微秒到 120 微秒之间）。
  • DS1820 采样 ：在主设备拉低总线后，DS1820 会在特定窗口内采样总线电平：
    • 从拉低开始，先等待 15 μs，然后在 15 μs（典型值） 的窗口内采样（采样窗口总跨度约 15 + 30 = 45 μs）。
    • 由于此时总线被主设备持续拉低，DS1820 采样到低电平，即接收到"0"。

2. 右侧：主设备写"1"时隙（MASTER WRITE "1" SLOT）

主设备向 DS1820 写"1"时，时序与写"0"有明显区别：

  • 主设备短暂拉低后释放总线 ：
    • 先将总线拉低，但拉低时间小于 15 μs （图中黑色短实线部分，标注 >1 μs，实际需足够短）。
    • 然后释放总线 ，总线通过上拉电阻回到高电平（图中带斜线的上升沿部分，最终接近 VCC）。
  • DS1820 采样 ：DS1820 同样在拉低后的特定窗口内采样：
    • 从拉低开始，等待 15 μs 后，在 15 μs（典型值） 的窗口内采样。
    • 此时总线已被上拉电阻拉到高电平，DS1820 采样到高电平，即接收到"1"。

核心逻辑

单总线是"一主多从"的通信方式，主设备通过控制总线拉低的持续时间，让 DS1820 区分"0"和"1"：

  • 写"0"：持续拉低总线，让 DS1820 采样到低电平。
  • 写"1"：短暂拉低后释放，让 DS1820 采样到上拉后的高电平。

这种时序设计确保了主设备能向 DS1820 可靠传输二进制数据（如配置命令、地址等）。

c 复制代码 
void ds18b20_write(unsigned char n)  // 写入1字节（8位）数据
{
    int i;
    for(i = 0; i < 8; ++i)
    {
        if(n & 0x01)  // 写"1"时隙
        {
            DS18B20_CLEAR;       // 拉低总线
            Delay10us(1);        // 拉低时间约10μs（<15μs，符合写"1"要求）
            DS18B20_SET;         // 释放总线（由上拉电阻拉到高电平）
            Delay10us();        // 保持高电平至少50μs，确保整个时隙≥60μs
        }
        else  // 写"0"时隙
        {
            DS18B20_CLEAR;       // 拉低总线
            Delay10us(7);        // 拉低时间约70μs（60~120μs，符合写"0"要求）
            DS18B20_SET;         // 释放总线
            Delay10us(1);        // 短暂延时，确保时隙间隔
        }
        n >>= 1;  // 右移，处理下一位
    }
}
c 复制代码 
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#include"delay.h"
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define DS18B20_SET (P3 |= (1<<7))
#define DS18B20_CLEAR (P3 &= ~(1<<7))
#define DS18B20_TST ((P3 & (1<<7))!=0)

void init_uart(void)
{
    unsigned char t;
    t = SCON;
    t &= ~(3 << 6);
    t |= (1 << 6) | (1 << 4); 
    SCON = t;

    PCON |= (1 << 7); 
    IE |= (1 << 7) | (1 << 4); 

   
    t = TMOD;
    t &= ~(3 << 4); 
    t |= (2 << 4); 
    TMOD = t;
    TH1 = 208;      
    TL1 = 208;
    TCON |= (1 << 6); 
}
// 11.0592MHz晶振版本 - 优化版
void Delay10us(unsigned int n)	//@11.0592MHz
{
	unsigned char data i;

	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	i = 2 * n;
	while (--i)
	{
		_nop_();
		_nop_();
	}
}
void delay_1ms(unsigned int n)
{
	while(n--)
	{
		 Delay10us(100);
	}
}
xdata char rcv_buffer[64] = {0};
int pos = 0;

void uart_handler(void) interrupt 4
{
	 if((SCON & (1 << 0)) != 0)
	 {
	 	rcv_buffer[pos++] = SBUF;
		SCON &= ~(1 << 0);
	 }
}

void send_char(char ch)
{
	SBUF = ch;
	while((SCON & (1 << 1)) == 0);
	SCON &= ~(1 << 1);
}

void send_buffer(const char *p, int len)
{
	while(len--)
	{
		send_char(*p++);
	}	
}


int reset_ds18b20(void)
{
    int t;
    DS18B20_CLEAR;   // 主设备拉低总线，发送复位脉冲
    Delay10us(70);   // 拉低持续约 700μs（符合"最小 480μs，最大 960μs"）
    DS18B20_SET;     // 释放总线，由上拉电阻拉到高电平
    Delay10us(4);    // 等待 DS18B20 响应

    t = 0;
    // 检测 DS18B20 是否拉低总线（存在脉冲的开始）
    while(DS18B20_TST && t < 30) {
        Delay10us(1);
        ++t;
    }
    if(t >= 30) {    // 超时，未检测到 DS18B20 拉低总线
        return 0;
    }

    t = 0;
    // 检测 DS18B20 是否释放总线（存在脉冲的结束，总线回到高电平）
    while(!DS18B20_TST && t < 30) {
        Delay10us(1);
        ++t;
    }
    if(t >= 30) {    // 超时，DS18B20 未释放总线
        return 0;
    }
    return 1;        // 复位成功，检测到 DS18B20 存在
}
void ds18b20_write(unsigned char n)	//0x01010 110 & 0000 0001
{
	int i;
	for(i = 0;i < 8;++i)
	{
		if(n & 0x01) // 1
		{
			DS18B20_CLEAR;
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_();
			_nop_(); //不能同函数调用，单片机性能太弱。
			DS18B20_SET;
			Delay10us(5);				
		}
		else
		{
		 	DS18B20_CLEAR;
			Delay10us(6);
			DS18B20_SET;
		}
		n >>= 1;	
	}
}

unsigned char ds18b20_read(void)
{
	unsigned char ret = 0;
	int i;
	for(i = 0;i < 8;++i)
	{
		DS18B20_CLEAR;
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		DS18B20_SET;
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		if(DS18B20_TST)
		{
			ret |= 1 << i;	
		}
		Delay10us(5);							
	}
	return ret;
}

float get_temperatuer(void)
{
	unsigned char tl, th;
	short t;
	xdata char s[24];
	reset_ds18b20();
	ds18b20_write(0xCC);
	ds18b20_write(0x44);
	ds18b20_write(0x4E);
	delay_1ms(750);
	reset_ds18b20();
	ds18b20_write(0xCC);
	ds18b20_write(0xBE);
	delay_1ms(750);
	tl = ds18b20_read();
	th = ds18b20_read();
	
	t = tl;
	t |= th << 8;
	return t * 0.0625;
	
}


int main(void)
{
	xdata char s[24];
	init_uart();
	if(reset_ds18b20()!=0)
	{
		P2=0;
		delay(0xFFFF);
		P2=0xFF;
	}
	while(1)
	{
		float f;
		f = get_temperatuer();
		sprintf(s,"%f" , f);
		send_buffer(s , strlen(s));
		
		
	}
	return 0;
}
相关推荐
猫头虎6 小时前
2025最新超详细FreeRTOS入门教程：第一章 FreeRTOS移植到STM32
stm32·单片机·嵌入式硬件·机器人·硬件架构·freertos·嵌入式实时数据库
清风6666668 小时前
基于STM32单片机的酒驾检测设计
stm32·单片机·嵌入式硬件·毕业设计·课程设计
恒森宇电子有限公司8 小时前
IP5326_BZ 支持C同口输入输出的移动电源芯片 2.4A的充放电电流 支持4LED指示灯
c语言·开发语言·单片机
涂山苏苏⁠9 小时前
STM32之ADC
stm32·单片机·adc
曙曙学编程9 小时前
stm32——NVIC，EXIT
c语言·c++·stm32·单片机·嵌入式硬件
今日待办10 小时前
Arduino Nano33 BLESense Rev2【室内空气质量检测语音识别蓝牙调光台灯】
c语言·单片机·嵌入式硬件·mcu·语音识别·ardunio·arduinonano33
不懂机器人10 小时前
51单片机------中断系统
单片机·嵌入式硬件·51单片机
2501_9212904410 小时前
嵌入式第四十六天(51单片机(通信))
单片机·嵌入式硬件·51单片机
IT阳晨。11 小时前
【STM32】时钟树和GPIO
stm32·单片机·嵌入式硬件
热门推荐
012025 年高教社杯全国大学生数学建模竞赛C 题 NIPT 的时点选择与胎儿的异常判定 完整成品思路模型代码分享，全网首发高质量！！！022025年数学建模国赛C题超详细解题思路032025全国大学生数学建模C题保姆级思路模型（持续更新）：NIPT 的时点选择与胎儿的异常判定042025高教社杯国赛数学建模选题建议+初步分析052025国赛B题保姆级教程思路分析 碳化硅外延层厚度的确定06不再让Windows更新！&Edge游戏助手卸载及关闭自动更新07KGG转MP3工具|非KGM文件|解密音频08UV安装并设置国内源09奈飞工厂官网，国内Netflix影视在线看|中文网页电脑版入口10（E题｜AI 辅助智能体测）2025年高教杯全国大学生数学建模国赛解题思路|完整代码论文集合