1.DS18B20简介
DS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种单总线接口的温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。DS18B20的内部结构如下图示

1 K, ]. d  R! q& h- k' C

- N' _2 O, ?8 K1 S7 V% hROM中的64位序列号是出厂前就被光刻好的，可以看做是DS18B20的地址序列号。64位光刻ROM的排列是：8位产品类型标号+48位DS18B20序列号+8位循环冗余校验码。光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20
! m0 C$ I' D8 j9 S0 D
$ y# n; u# \9 s: wDS18B20的内部存储器（9个字节）包括一个高速暂存器RAM和一个EEPROM，EEPROM里存放高温和低温触发器和配置寄存器，存储器详细组成见下图：

9 q% z0 \. t' A6 S5 m
. K8 h/ f$ T& ^6 d, k9 b, r; t4 J
+ F0 `9 A: U$ X1 b配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化，其结构下图示：低五位都是1，TM是测试模式位（设置工作模式或测试模式，默认为0即工作模式），R1和R0用来设置精度，可设9~12位精度，对应的温度分辨率为0.5, 0.25, 0.125, 0.0625℃

) t0 J, _8 G0 f9 Y: Q# e3 w
7 v8 {; O/ i) ?6 {# ^8 I0 h0 T
所有的单总线器件都要求采样严格的信号时序，以保证设局的完整性。DS18B20的时序有：初始化时序、写(0和1)时序、读(0和1)时序。DS18B20发送所有的命令和数据都是字节的低位在前，下面介绍这几个信号的时序：
⏩ 初始化时序
内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。


5 v" r. L* c  `7 D8 H3 M1 O
0 b6 T' J2 s( |; G3 M# \⏩ 写时序
写时序包括写0和写1时序。所有写时序至少需要60us，并且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线。写1时序，主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us；写0时序，主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。写时序图如下
) V- g: S7 E) z) G, S


⏩ 读时序
# c1 |- ]" M+ \* s- L单总线器件仅在主机发出读时序时，才向主机传输数据，所以在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us，主机在读时序器件必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。典型的读时序过程为，主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us
4 M/ x$ u! d9 ?


; e" V- o% O4 \2 v8 G2 MDS18B20的典型温度读取过程：复位 --> 发SKIP ROM命令（0XCC） --> 发开始转换命令（0X44） --> 延时 --> 复位 --> 发SKIP ROM命令（0XCC） --> 发读存储器命令（0XBE） --> 连续读出两个字节数据（即温度） --> 结束
5 @2 F1 k# s- L/ e) j
/ q, i+ A- Y9 r! e5 K( d6 v9 e2.硬件设计
D1指示灯用来提示系统运行状态，DS18B20温度传感器用来检测环境温度，串口1用来打印温度值
; z& G. M8 m! ^: ]4 \指示灯D1
, a% c; \+ C2 g: i& B- QUSART1串口
) f! b0 l2 c% T- W/ d7 f( ?* pDS18B20
TIM7（提供us延时）
% T- N$ H4 f0 s6 m0 n# V% o) {
9 V% e& F9 ~) A! m. k, c: e+ \- v) H

3.软件设计
' A$ V& F9 t# l3.1 STM32CubeMX设置
➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
➡️ USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位
➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
. U1 `# g/ l3 S, P0 c4 W2 v2 [➡️ 激活TIM7，预分频因子设为72-1，向上计数，自动重载值为65535；因此计数器CNT_CLK = 1MHz，计数器周期为1us
" A! ~! l4 G! P4 t
3 n* w' Y8 i/ X* G! X

➡️输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码
+ U, {" r. J; ~( p* B
3.2 MDK-ARM软件编程
( |7 g0 N4 }4 Z➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
, ~6 A) e; R: N8 _# r* l$ d

1. void delay_us(uint16_t us){
   
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   / F- J9 _  M) w; J, K
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);       
   + s2 t% D5 x0 Y7 ~; c  G2 a3 V4 g
5.   //启动定时器
   
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   
7.        
   " y- c1 X- `. O) d+ w
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   
9.     //查询计数器的计数值
   
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    9 {/ ~' c2 h& Z5 D' q" T1 @% S
11.   }
    
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

+ k! {) m$ y# Z0 r0 A' m➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h

1. void DS18B20_IO_IN(void){
   
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   4 W8 P8 B) r- K4 M  t8 ^/ g! [: ^
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   ; w+ i9 W  h. D) m8 f. a
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   
7. 
   
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    ; }- ?% S, m( j
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    9 T% |3 J0 {' C" ~- T# p* |2 {
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    ' M" b! C  q2 R7 f8 G" i1 D4 G
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    
15. 
    
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    # N) _- a0 x4 ?8 X( c4 D  X
19.   delay_us(750);
    # ^1 a5 N; \' A4 y4 q  I6 ~
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
21.   delay_us(15);
    & ]9 W, d# l2 h4 _  a! _: u
22. }
    + ]( @3 ^; T. @  U2 V
23.        
    
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    / \" p# {  k) k
25.   uint8_t retry = 0;
    . c8 a+ k0 D4 v4 J5 Z# t  i% h. |
26.   DS18B20_IO_IN();
    5 ?. D) O( c3 f7 Z% X. F! C7 s
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    
28.     retry++;
    , j- F+ Z/ B. N( M+ A$ C' P* n' B
29.     delay_us(1);
    % K7 S' {% A1 a1 W+ }1 B9 q
30.   }
    + Q! j; ]- ]+ {' Q, Q; c- k
31.        
    
32.   if(retry >= 200)
    ! S. u0 j$ b* Q) E
33.     return 1;
    3 D3 M! k* G! G, d4 T
34.   else
    6 |9 H: W, z/ f; R/ b
35.     retry = 0;
    8 _; J; G& J- g3 B! N# ~( T
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    # ]+ |( @$ }( J0 f/ ?1 q
38.     retry++;
    
39.     delay_us(1);
    ! |7 B- {8 [" p8 g# E  o0 c* b
40.   }
    5 C9 q8 }2 e- B: Z* B; A
41.        
    
42.   if(retry >= 240)
    + B& A) b3 N% R- `. H4 i
43.     return 1;
    " y- t3 J0 d% U2 ?& ^
44.        
    4 g1 y6 k: a* [( g! T+ }/ i- e3 ^3 ]9 y
45.   return 0;
    
46. }
    
47. 
    3 p- j" W) [  l, ?, W" i7 ~7 x
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    - H; [+ K( F2 ~, M" `
49.   uint8_t data;
    
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    ) `' M% I7 f4 r! D: e! W
52.   delay_us(2);
    4 I! E- W% J+ w4 Z$ @
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    / i, Z+ x8 F3 w/ C1 O' Q7 K# b
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    1 G1 Z/ D) d& L$ Z+ l" m: K. [( \
56.        
    
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    
58.     data = 1;
    : q) m. J( i' y4 B! u# R3 M: e
59.   else
    
60.     data = 0;
    
61.        
    
62.   delay_us(50);
    5 o8 O& s  u, W' c; g+ R4 C
63.   return data;
    
64. }
    2 K4 N% _' L; ], _* P" U5 J
65. 
    1 z$ |. I8 T% @' A. \3 `+ @
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    + s7 o& d, V8 S8 P
67.   uint8_t i,j,data;
    
68.   data = 0;
    
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    ; v$ v. K' V6 }2 H6 ^# q% I3 `
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    ! L4 n$ l4 l+ t( a
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    ; c  {' `7 K1 d
72.   }
    
73.   return data;
    
74. }
    
75. 
    ( j) T8 L+ d1 w
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    " ^5 Y( E* ^# o$ V5 v  w
77.   uint8_t j;
    
78.   uint8_t testb;
    
79.   DS18B20_IO_OUT();
    7 X4 t1 A2 ], {' ]6 ]: b
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    + j% D/ l, k: J  f( v/ ], F
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    6 P3 X2 V) B, ~  {! x: Y8 v% `
83.     if(testb){
    " A5 k8 [, w+ A# z* o& H$ z
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    & {9 h1 J$ v9 Q6 f, z, c. L
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
87.       delay_us(60);
    " {. x) {* i, ]' c) @
88.     }else{
    
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    & q" F# D7 k$ t
90.       delay_us(60);
    ) U% r5 s. F) m
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    , d: Z5 }3 ?7 x$ N( d
92.       delay_us(2);
      ?( w! e' x, H
93.     }
    
94.   }
    # R$ h0 b* t7 w0 Q$ F* u+ H
95. }
    ( B8 w) a- x5 |9 k9 `! T5 I
96. 
    
97. void DS18B20_Start(void){
    
98.   DS18B20_Rst();
    ; a7 P* q7 o+ H2 K; e" E( L6 G
99.   DS18B20_Check();
    
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     * L3 t- J0 C9 }' U
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     8 t4 }1 @1 Y& y5 t2 u
102. }
     + V0 y7 o/ h" Z9 {0 C
103. 
     & z1 P' m- K! Z) J7 A9 c
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     ; ~1 M2 O* z7 H$ _
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     ) [8 G5 N3 Q, c2 a7 W' b
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     
111.        
     4 ~1 e* g+ h# q$ f
112.   DS18B20_Rst();
     ( J  S  F. a3 E9 p# a3 V
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
     
115. 
     2 z' C! J. w: h" r" I# R
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     ; O$ \* x2 \# X5 X, T, T. k
117.   uint8_t temp;
     
118.   uint8_t TL,TH;
     2 b" Z9 n# u8 \/ b; C& h! I: r
119.   short temperature;
     
120.        
     ) `; b" L, P* x+ \7 r9 P* H3 Z2 r
121.   DS18B20_Start();
     7 O- ?  x% k+ f& d/ A" o" b$ d0 }
122.   DS18B20_Rst();
     ) z0 {3 w8 W8 ~
123.   DS18B20_Check();
     
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     
126.   TL = DS18B20_Read_Byte();
     
127.   TH = DS18B20_Read_Byte();
     
128.        
     
129.   if(TH>7){
     , j9 C7 Y" r* O( c
130.     TH = ~TH;
     * L1 n' f4 P6 M+ h
131.     TL = ~TL;
     2 r( _: a! G/ j1 f+ [
132.     temp = 0;
     
133.   }else
     
134.     temp = 1;
     $ _& P/ Z! t' R$ ?: p  O- ^
135.        
     
136.   temperature = TH;
     
137.   temperature <<= 8;
     
138.   temperature += TL;
     
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     + C: U6 U; [8 X: t7 c9 j4 z
140.   if(temperature)
     
141.     return temperature;
     7 G9 W1 w! g; K" `! j! |: G
142.   else
     ' F& V$ h$ E- j
143.     return -temperature;
     
144. }

复制代码

➡️ 在main.c文件下编写ds18b20测试代码

1. int main(void){
   1 t; q, m- v0 v# ^3 c/ r& W
2.   float temperature;
   9 t/ C; G/ y% f2 A
3.   HAL_Init();
   
4.   SystemClock_Config();
   7 [7 d, m) Z) j9 N
5.   MX_GPIO_Init();
   . ]  s6 U! f9 e3 Z% X
6.   MX_TIM7_Init();
   * \& ]) X& {, e2 v1 n, P, s. H
7.   MX_USART1_UART_Init();
   # C1 S5 `7 w& `; ^$ O# r& S
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    5 G9 n* `+ N8 d5 L
11.     HAL_Delay(500);
    3 J3 p/ Q. V0 x$ w; X7 j4 K( ?7 V
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    6 x1 p' o+ J+ H+ ?7 J: [& t
14.   /* USER CODE END 2 */
      L( p9 G+ l. ^8 S) D! `* x: p
15.   while (1){
    
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    
17.     if(temperature < 0)
    
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    
19.     else
    6 J9 Q4 Y4 U0 \5 |# w. T1 c
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    
23.     HAL_Delay(200);
    0 r0 H' y6 w( ]: J: u) `; y
24.   }
    6 B5 n2 e8 w3 Q& i4 y7 H
25. }

复制代码

: s2 }4 p2 `/ t$ ]0 D( a' P4.下载验证
编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，串口不断打印出当前温度值
6 Q, S9 ^# c2 E2 ?
4 R' n& r$ ~) N: _
7 |0 Q* `/ y9 m- @8 ~4 K

" l2 W! E& w- K# W1 U# M转载自： 嵌入式攻城狮
, e5 B4 J' m( [% s: I& t如有侵权请联系删除
# Q4 s  u3 [! u! K3 l3 _; n
0 d0 R' {9 t0 Z; c( F( D
8 l6 v! L9 G3 s5 A, {( A