DS18B20温度传感器：单总线通信全解析
一、DS18B20 核心参数
参数项 | 规格说明 |
供电电压 | 3.0V ~ 5.5V，支持寄生供电（仅靠数据线供电，无需外接电源） |
测温范围 | -55℃ ~ +125℃ |
测量精度 | -10℃ ~ +85℃ 范围内误差 ≤ ±0.5℃ |
分辨率 | 可编程 9/10/11/12 位，出厂默认12 位- 12 位：0.0625℃ 分辨率，最大转换时间 750ms - 11 位：0.125℃，375ms - 10 位：0.25℃，187.5ms - 9 位：0.5℃，93.75ms |
通信接口 | 单总线（1-Wire），仅需 1 根数据线 + 地线即可通信 |
内置存储 | 片内 EEPROM，可保存温度报警阈值、分辨率配置 |
多设备支持 | 同一根总线上可挂载多个 DS18B20，通过 64 位唯一 ROM 地址区分 |
二、单总线通信基础：线与特性与上拉电阻
1. 线与（Wire-AND）特性
DS18B20 的 DQ 数据引脚采用 \\开漏输出（Open Drain）\\结构，自身无法输出高电平，只能输出低电平或高阻态，所有挂载在单总线上的器件共享这一特性：
总线电平由所有器件共同决定：只要有任意一个器件拉低总线，总线就为低电平；只有所有器件都释放总线，总线才会回到高电平。
这就是 “线与” 逻辑：全高才为高，有低则为低。
作用：天然支持多器件组网，无需复杂的总线仲裁，靠硬件电平特性避免冲突。
2. 上拉电阻
必要性：由于器件都是开漏输出，自身不能输出高电平，必须外接上拉电阻才能让总线回到空闲高电平。没有上拉电阻时总线永远为低，完全无法通信。
典型取值：4.7kΩ（最常用），合理范围 1kΩ ~ 10kΩ。
阻值过小：总线拉低时电流过大，功耗升高，甚至损坏器件
阻值过大：总线上升沿过慢，信号失真，通信距离缩短
接法：一端接 DQ 数据线，另一端接系统 VCC（3.3V/5V），靠近单片机端放置效果最佳。
寄生供电模式下，上拉电阻还负责在总线高电平时为 DS18B20 充电供电。
三、核心通信时序
所有通信都由主机（单片机）发起，以总线拉低作为时隙起始，严格遵循时间窗口要求。
1. 复位 + 存在脉冲（初始化时序）
每次通信的第一步，用于确认器件在线、同步总线。
主机发送复位脉冲：拉低总线≥ 480μs
主机释放总线：切换为输入模式，等待从机响应
从机回复存在脉冲：检测到总线上升沿后，等待 15\60μs，然后拉低总线 60\240μs
从机释放总线：总线回到高电平，初始化完成
成功标志：主机释放总线后，在 15~60μs 窗口内检测到低电平，即表示器件存在。 对应你的代码：复位拉低 700μs、释放后等待 50μs 再检测，符合标准时序要求。
2. 写时序（主机向从机写 1 位）
每个写时隙 ≥ 60μs，两个时隙之间至少间隔 1μs。
写 1 时序：
主机拉低总线
15μs 内释放总线，由上拉电阻拉高
剩余时间保持时隙长度（总时长 ≥ 60μs）
写 0 时序：
主机拉低总线
保持低电平 ≥ 60μs
释放总线
DS18B20 会在主机拉低后的 15~60μs 窗口内采样总线电平，判断写入的是 0 还是 1。
3. 读时序（主机从从机读 1 位）
读时隙同样由主机发起，数据有效窗口极短，必须严格控制读取时机。
主机拉低总线≥ 1μs
主机立刻释放总线，并在释放后 15μs 内读取总线电平
整个时隙总时长 ≥ 60μs，两个时隙之间至少间隔 1μs
关键：从机输出的数据仅在主机拉低后的 15μs 内有效，必须在这个窗口内完成读取，否则数据会失效。
四、完整温度采集流程（单器件场景）
对应你代码中get_temp()的执行逻辑，分为「启动转换」和「读取结果」两大步，每步都需要先复位初始化。
第一步：启动温度转换
主机发送复位脉冲，检测存在脉冲，确认器件在线
主机发送ROM 指令 0xCC（跳过 ROM / Skip ROM）：总线上只有 1 个 DS18B20 时使用，跳过 64 位 ROM 地址匹配
主机发送功能指令 0x44（启动温度转换 / Convert T）
等待转换完成：12 位分辨率下最多等待 750ms（你的代码用 1s 是留了安全余量）
第二步：读取温度结果
主机再次发送复位脉冲，检测存在脉冲
主机发送 ROM 指令 0xCC（跳过 ROM）
主机发送功能指令 0xBE（读暂存器 / Read Scratchpad）
从机依次输出暂存器的 9 个字节，主机按顺序读取：
字节 0：温度低字节（TL）
字节 1：温度高字节（TH）
字节 2：高温报警阈值
字节 3：低温报警阈值
字节 4：配置寄存器（设置分辨率）
字节 5~7：保留位
字节 8：CRC 校验字节
读取前 2 字节即可计算温度值；读完 9 字节可做 CRC 校验，提升通信可靠性。
多器件场景：不能使用 0xCC 指令，需要用 0x55（匹配 ROM）+ 64 位器件地址，选中指定的 DS18B20。
五、温度数据格式与计算
DS18B20 输出 16 位二进制补码，高字节在前、低字节在后，12 位分辨率下格式如下：
位序号 | 15~11 | 10~4 | 3~0 |
含义 | 符号位 S | 温度整数部分 | 温度小数部分 |
正温度：符号位全为 0
负温度：符号位全为 1
计算公式（12 位分辨率）
温度值(℃) = 16位原始短整型值 × 0.0625
由于 C 语言中short类型天然支持补码运算，直接相乘即可自动处理正负温度，和你代码中的写法完全一致。
示例：
+25.0℃ → 原始值
0x0190→ 400 × 0.0625 = 25.0℃-10.0℃ → 原始值
0xFF60→ -160 × 0.0625 = -10.0℃