arduino学习笔记27 - DS1307 RTC时钟芯片与DS18B20数字温度传感器...

本次实验我使用的是购买的一个DS1307 RTC模块，上面集成了一个DS18B20温度传感器，还集成了另外一个存储芯片~~
先上图





再看下硬件连接图，DS1307是I2C接口SCL接模拟5号口，SDA接模拟4号口。DS18B20是单总线模式，他的DS接口接数字2号口。





DS18B20：



DS18x20系列数字温度传感器主要有DS18S20和DS18B20(DS18S20只有9位一种工作模式，分辨率只到0.5摄氏度，DS18B20有9、10、11、12位四种工作可编程控制的模式，分辨率最高为0.0625摄氏度。)，都是由美国Dallas半导体公司(现在改名叫Maxim)生产的。这个系列最大的特点就是采用了Maxim的专利技术1-Wire。顾名思义，1-Wire就是采用单一信号线，但可像I2C，SPI一样，同时传输时钟（clock）又传输数据（data），而且数据传输是双向的。1-Wire 使用较低的数据传输速率，通常是用来沟通小型device，如数位温度计。通过1-Wire技术可以在单一信号线的基础上构成传感器网络，Maxim起名”MicroLan”。

DS18x20的供电主要有两种模式：

Parasite power mode/寄生供电



所谓的寄生供电是指DS18x20只需要两根接线，一根数据线，一根接地线，数据线上还要接一个4.7k上拉电阻连电源，数据线同时也提供了电能。DS18x20内置了电容，高电平期时把电能储存在内部电容里，低电平期内消耗内部电容里的能量工作，直到下次高电平期内再次电容充电。虽然这样的模式简化了线路同时也带来了一些缺陷：

1. 威廉希尔官方网站 的电流一般很小，只有当DS18x20进行温度转化或者写EEPROM时会高达1.5mA，当DS18x20进行上述操作时，数据线必须保持电平拉高状态直到操作结束，期间master端的Arduino不能做任何操作，DS18x20温度转化时这个时间间隔大概是750ms。

2.如果要求DS18x20有精确的转化，数据线在温度转化期间必须保证足够的能量，但当你使用多个DS18x20构成MicroLan进行多点测温时，单靠4.7k的上拉电阻无法提供足够的能量，会导致较大的测温误差。

Normal (external supply) mode/标准(外部供电)



标准外部供电模式，相比寄生供电模式，每个DS18x20需要多一条独立的电源线接独立电源。虽然多用些线，但由于外部供电，保证了每个设备的进精确度和稳定性。而且没有了上述温度转换期间Arduino不能做任何事的问题。

DS18B20的详细介绍就不多讲了，具体可以查看william hill官网 的另一篇帖子http://www.geek-workshop.com/for ... =198&extra=page%3D1

直接进入实战，调用DS18B20，需要使用OneWire库。

把下面代码下载进入arduino控制板。ARDUINO 代码复制打印

• #include h>
• // DS18S20 Temperature chip i/o
• OneWire ds(2);  // on pin 2
• void setup(void) {
•   // initialize inputs/outputs
•   // start serial port
•   Serial.begin(9600);
• }
• void loop(void) {
•   byte i;
•   byte present = 0;
•   byte data[12;
•   byte addr[8;
•   if ( !ds.search(addr)) {
•     Serial.print("No more addresses.n");
•     ds.reset_search();
•     return;
•   }
•   Serial.print("R=");
•   for( i = 0; i < 8; i++) {
•     Serial.print(addr[i, HEX);
•     Serial.print(" ");
•   }
•   if ( OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7) {
•     Serial.print("CRC is not valid!n");
•     return;
•   }
•   if ( addr[0 == 0x10) {
•     Serial.print("Device is a DS18S20 family device.n");
•   }
•   else if ( addr[0 == 0x28) {
•     Serial.print("Device is a DS18B20 family device.n");
•   }
•   else {
•     Serial.print("Device family is not recognized: 0x");
•     Serial.println(addr[0,HEX);
•     return;
•   }
•   ds.reset();
•   ds.select(addr);
•   ds.write(0x44,1);         // start conversion, with parasite power on at the end
•   delay(1000);     // maybe 750ms is enough, maybe not
•   // we might do a ds.depower() here, but the reset will take care of it.
•   present = ds.reset();
•   ds.select(addr);
•   ds.write(0xBE);         // Read Scratchpad
•   Serial.print("P=");
•   Serial.print(present,HEX);
•   Serial.print(" ");
•   for ( i = 0; i < 9; i++) {           // we need 9 bytes
•     data[i = ds.read();
•     Serial.print(data[i, HEX);
•     Serial.print(" ");
•   }
•   Serial.print(" CRC=");
•   Serial.print( OneWire::crc8( data, 8), HEX);
•   Serial.println();
• }
  

代码下载好以后打开串口编辑器，然后就会出现下面这样子的画面。



虽然我们读到了Scratchpad的数据，但是显示的是HEX16进制代码，我们还需要转化成我们能读的温度格式。这里推荐一个叫Dallas Temperature Control的Library,大大简化了这个过程。官方地址：http://www.mile***urton.com/?titl ... ure_Control_LibraryARDUINO 代码复制打印

• #include h>
• #include h>
• // Data wire is plugged into port 2 on the Arduino
• #define ONE_WIRE_BUS 2
• // Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
• OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
• // Pass our oneWire reference to Dallas Temperature.
• DallasTemperature sensors(&oneWire);
• void setup(void)
• {
•   // start serial port
•   Serial.begin(9600);
•   Serial.println("Dallas Temperature IC Control Library Demo");
•   // Start up the library
•   sensors.begin();
• }
• void loop(void)
• {
•   // call sensors.requestTemperatures() to issue a global temperature
•   // request to all devices on the bus
•   Serial.print("Requesting temperatures...");
•   sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperatures
•   Serial.println("DONE");
•   Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");
•   Serial.println(sensors.getTemPCByIndex(0));
• }
  

代码下载好以后，打开串口监视器，就可以看到当前室温了。



下面我们试用一下DS1307时钟芯片功能。
先把下面库自带测试代码下载进入arduino控制板ARDUINO 代码复制打印

• #include h>
• #include h>
• #include h>
• int rtc[7;
• int ledPin =  13;
• void setup()
• {
•   DDRC|=_BV(2) |_BV(3);  // POWER:Vcc Gnd
•   PORTC |=_BV(3);  // VCC PINC3
•   pinMode(ledPin, OUTPUT);
•   Serial.begin(9600);
•   RTC.stop();
•   RTC.set(DS1307_SEC,1);
•   RTC.set(DS1307_MIN,57);
•   RTC.set(DS1307_HR,17);
•   RTC.set(DS1307_DOW,2);
•   RTC.set(DS1307_DATE,18);
•   RTC.set(DS1307_MTH,1);
•   RTC.set(DS1307_YR,10);
•   RTC.start();
• }
• void loop()
• {
•   RTC.get(rtc,true);
•   for(int i=0; i<7; i++)
•   {
•     Serial.print(rtc[i);
•     Serial.print(" ");
•   }
•   Serial.println();
•         digitalWrite(ledPin, HIGH);
•         delay(500);
•         digitalWrite(ledPin, LOW);
•         delay(500);
• }
  

然后打开串口监视器，就能看到类似下图的样子。


这个模块上还有一个T24C32A EEPROM存储器。。。下面上一个全面一点的代码，对各个期间进行测试。其中刚开始会对I2C器件进行扫描。。。代码不错，大家可以参考下。ARDUINO 代码复制打印

• /**
• * I2CScanner.pde -- I2C bus scanner for Arduino
• *
• * 2009, Tod E. Kurt, http://todbot.com/blog/
• *
• */
• #include h>
• #include "Wire.h"
• #include h>
• #include h>
• #include h>
• extern "C" {
• #include "utility/twi.h"  // from Wire library, so we can do bus scanning
• }
• byte start_address = 1;
• byte end_address = 127;
• OneWire  ds(2);  // on pin 2
• byte Tdata[12;
• int sensorValue = 0;        // value read from the pot
• int rtc[7;
• float TT=0.0;
• // Scan the I2C bus between addresses from_addr and to_addr.
• // On each address, call the callback function with the address and result.
• // If result==0, address was found, otherwise, address wasn't found
• // (can use result to potentially get other status on the I2C bus, see twi.c)
• // Assumes Wire.begin() has already been called
• void scanI2CBus(byte from_addr, byte to_addr,
•                 void(*callback)(byte address, byte result) )
• {
•   byte rc;
•   byte data = 0; // not used, just an address to feed to twi_writeTo()
•   for( byte addr = from_addr; addr <= to_addr; addr++ ) {
•     rc = twi_writeTo(addr, &data, 0, 1);
•     if(rc==0) callback( addr, rc );
•   }
• }
• // Called when address is found in scanI2CBus()
• // Feel free to change this as needed
• // (like adding I2C comm code to figure out what kind of I2C device is there)
• void scanFunc( byte addr, byte result ) {
•   Serial.print("addr: ");
•   Serial.print(addr,DEC);
•   addr = addr<<1;
•   Serial.print("t HEX: 0x");
•   Serial.print(addr,HEX);
•   Serial.println( (result==0) ? "t found!":"   ");
• //  Serial.print( (addr%4) ? "t":"n");
• }
•   void i2c_eeprom_write_byte( int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte data ) {
•     int rdata = data;
•     Wire.beginTransmission(deviceaddress);
•     Wire.send((int)(eeaddress >> 8)); // MSB
•     Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB
•     Wire.send(rdata);
•     Wire.endTransmission();
•   }
•   // WARNING: address is a page address, 6-bit end will wrap around
•   // also, data can be maximum of about 30 bytes, because the Wire library has a buffer of 32 bytes
•   void i2c_eeprom_write_page( int deviceaddress, unsigned int eeaddresspage, byte* data, byte length ) {
•     Wire.beginTransmission(deviceaddress);
•     Wire.send((int)(eeaddresspage >> 8)); // MSB
•     Wire.send((int)(eeaddresspage & 0xFF)); // LSB
•     byte c;
•     for ( c = 0; c < length; c++)
•       Wire.send(data[c);
•     Wire.endTransmission();
•   }
•   byte i2c_eeprom_read_byte( int deviceaddress, unsigned int eeaddress ) {
•     byte rdata = 0xFF;
•     Wire.beginTransmission(deviceaddress);
•     Wire.send((int)(eeaddress >> 8)); // MSB
•     Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB
•     Wire.endTransmission();
•     Wire.requestFrom(deviceaddress,1);
•     if (Wire.available()) rdata = Wire.receive();
•     return rdata;
•   }
•   // maybe let's not read more than 30 or 32 bytes at a time!
•   void i2c_eeprom_read_buffer( int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte *buffer, int length ) {
•     Wire.beginTransmission(deviceaddress);
•     Wire.send((int)(eeaddress >> 8)); // MSB
•     Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB
•     Wire.endTransmission();
•     Wire.requestFrom(deviceaddress,length);
•     int c = 0;
•     for ( c = 0; c < length; c++ )
•       if (Wire.available()) buffer[c = Wire.receive();
•   }
• void DS1302_SetOut(byte data ) {
•     Wire.beginTransmission(B1101000);
•     Wire.send(7); // LSB
•     Wire.send(data);
•     Wire.endTransmission();
• }
• byte DS1302_GetOut(void) {
•     byte rdata = 0xFF;
•     Wire.beginTransmission(B1101000);
•     Wire.send(7); // LSB
•     Wire.endTransmission();
•     Wire.requestFrom(B1101000,1);
•     if (Wire.available()) {
•       rdata = Wire.receive();
•       Serial.println(rdata,HEX);
•     }
•     return rdata;
• }
• void showtime(void){
•   byte i;
•   Serial.print("Time=");
•   DS1302_SetOut(0x00);
•   RTC.get(rtc,true);
•   for(int i=0; i<7; i++)        {
•   Serial.print(rtc[i);
•   Serial.print(" ");
•   }
• }
• void readBatVcc(void){
•     sensorValue = analogRead(A1);
•     TT = sensorValue*0.0047;
•     Serial.print("Battery: ");
•     Serial.print(TT);
•     Serial.print("V");
• }
• // standard Arduino setup()
• void setup()
• {
•     DDRC|=_BV(2) |_BV(3);
•     PORTC |=_BV(3);
•     Wire.begin();
•     Serial.begin(19200);
•     Serial.println("--- I2C Bus Scanner Test---");
•     Serial.print("starting scanning of I2C bus from ");
•     Serial.print(start_address,DEC);
•     Serial.print(" to ");
•     Serial.print(end_address,DEC);
•     Serial.println("...");
•     // start the scan, will call "scanFunc()" on result from each address
•     scanI2CBus( start_address, end_address, scanFunc );
•     Serial.println("n");
•     Serial.println("--- EEPROM Test---");
•     char somedata[ = "this is data from the eeprom"; // data to write
•     i2c_eeprom_write_page(0x50, 0, (byte *)somedata, sizeof(somedata)); // write to EEPROM
•     delay(100); //add a small delay
•     Serial.println("Written Done");
•     delay(10);
•     Serial.print("Read EERPOM:");
•     byte b = i2c_eeprom_read_byte(0x50, 0); // access the first address from the memory
•     int addr=0; //first address
•     while (b!=0)
•     {
•       Serial.print((char)b); //print content to serial port
•       addr++; //increase address
•       b = i2c_eeprom_read_byte(0x50, addr); //access an address from the memory
•     }
•    Serial.println("n");
•   Serial.println("");
•   Serial.println("--- DS11307 RTC Test---");
•   showtime();
•   if(rtc[6<2011){
•     RTC.stop();
•     RTC.set(DS1307_SEC,1);
•     RTC.set(DS1307_MIN,52);
•     RTC.set(DS1307_HR,16);
•     RTC.set(DS1307_DOW,2);
•     RTC.set(DS1307_DATE,25);
•     RTC.set(DS1307_MTH,1);
•     RTC.set(DS1307_YR,11);
•     RTC.start();
•     Serial.println("SetTime:");
•     showtime();
•   }
•   Serial.println("nn");
•   Serial.println("--- Reserve Power Test---");
•   Serial.println("  Close POWER!:");
•    PORTC &=~_BV(3);
•    byte time;
•    for(time=0;time<5;time++){
•      digitalWrite(13,HIGH);
•      delay(500);
•      digitalWrite(13,LOW);
•      delay(500);
•      readBatVcc();
•      Serial.println("");
•    }
•     PORTC |=_BV(3);
•    Serial.println("n  POWER On!");
•       delay(500);
•       showtime();
•     Serial.println("n");
•     Serial.println("===  Done   ===");
•     Serial.println("n");
• }
• // standard Arduino loop()
• void loop()
• {
•     byte i;
•     byte present = 0;
•     unsigned int Temper=0;
• readBatVcc();
•     ds.reset();
•     ds.write(0xCC,1);
•     ds.write(0x44,1);         // start conversion, with parasite power on at the end
•     digitalWrite(13,HIGH);
•     delay(450);
•     digitalWrite(13,LOW);
•     delay(450);
•     present = ds.reset();
•     ds.write(0xCC,1);
•     ds.write(0xBE);         // Read Scratchpad
•     for ( i = 0; i < 9; i++) {           // we need 9 bytes
•       Tdata[i = ds.read();
•     }
•     Temper = (Tdata[1<<8 | Tdata[0);
•     TT =Temper*0.0625;
•     if(TT>200){
•      Serial.println("t DS18B20 Not installed!");
•     }else{
•       Serial.print("t Temperature=");
•       Serial.println(TT);
•     }
•     Serial.println("");
• }
  

然后打开串口监视器，波特率要调节为19200.


附件是这次需要用到的库（适用于0022与0023 IDE）：
OneWire.rar (8.59 KB, 下载次数: 430)
DS1307.rar (2.59 KB, 下载次数: 645)
DallasTemperature_371Beta.zip (22.44 KB, 下载次数: 392)


补充1.0.1下可用的DS180B20库
OneWire_1.0.1.zip (14.38 KB, 下载次数: 691)
DallasTemperature_372Beta_1.0.1.zip (22.87 KB, 下载次数: 648)