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
3 O" B  @( p; ?, w  Y! Y; H: [: [

6 |# _% a; z7 ?% V% l
ROM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
( ^+ g2 Z3 z/ W, [1 ^4 Z1 q* x
2 Q5 q- r0 d5 |8 H$ yDS18B20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：

, ?6 {4 c. Z: O% }0 H

, `% s; V% ]9 D. H+ T0 p! O. O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℃
3 m4 x0 n2 P. \
2 G2 \, d2 k4 i5 I3 P
3 y9 u5 O/ R) [& Q6 ?- f
" q. r0 _5 |: W7 O4 l! b5 m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：
1 K' J3 m: J* v( P) [⏩ 初始化时序
7 K% Z! R/ v4 q& w3 }( }. Q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。



& D  g( ?. }0 h4 ]& Z1 v⏩ 写时序
% g- S4 Z( V+ E& \- F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

) s& p. v' U$ c9 C8 e  q# p2 p
8 M; a0 }$ o& W. B7 Q! R' p
⏩ 读时序
8 x, X* \) U1 C0 p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
9 N; U2 Z' D* J/ W6 Y6 }4 n- ^


DS18B20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

2.硬件设计
2 I$ ^) Y4 [! sD1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
指示灯D1
' z/ ~; f: B, j; a6 h# ]9 j+ hUSART1串口
DS18B20
TIM7（提供us延时）

, t0 O, g" c: a. q( i  R  j) c, v: G
, h* d6 l' ?$ B. O& V
4 C% Y4 A. _# G1 y( m3.软件设计
% V$ }9 w* s7 ~0 w# @: J1 \# X3.1 STM32CubeMX设置
) y# |, W- T# f3 z! J& h+ j# n➡️ 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
0 K/ T; ]& Y7 v/ [➡️ 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
0 w/ }! u3 f% e$ `3 I➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
➡️ 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
" N9 S. v. z) Z) k8 d0 s
% ?: V) K7 f9 w' A" r% X1 ]
) k: Q, l3 k* D2 p+ v8 p/ Y
➡️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

$ [: s; @# t2 r  g' A7 g4 w' v3.2 MDK-ARM软件编程
& k# B/ f) t5 Y$ ~: P0 u➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
5 ?+ c" x, {0 R% s

1. void delay_us(uint16_t us){
   / M' _+ D6 K& J: ^4 a# |" [/ L3 b
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   4 R( c. s. w6 q6 @9 q
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);       
   
5.   //启动定时器
   
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   5 C3 ?! a) C! {! w/ n8 [
7.        
   
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   7 r3 e+ L) H% M) u: @  W5 A: W4 ^7 P6 x3 K
9.     //查询计数器的计数值
   
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    9 m8 Y5 \, E4 G
11.   }
    6 q$ M1 r/ U: o/ I
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    5 M; x  ?* ^& B4 s- i
13. }

复制代码

" Q: ~/ G" @2 U, M: W➡️ 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;
   
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   & K/ R! X: o5 P4 h' q$ x  M' n
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   9 }0 z9 Y0 c  ]9 ~/ m6 @
6. }
   
7. 
   6 i' C. |1 b4 K( N6 M( ]
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   ; r: c2 x# R- u' d1 d, @
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    2 @# o* i0 z4 @, ^9 a( q" O3 j
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    2 d0 N8 F) ^1 \" v9 j
15. 
      a3 S8 \3 E% {0 m1 S
16. void DS18B20_Rst(void){
    7 S7 a( a3 n7 I) J
17.   DS18B20_IO_OUT();
    
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
19.   delay_us(750);
    # G0 ~' N5 ~" W) e
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
21.   delay_us(15);
    
22. }
    
23.        
    " A: _1 p7 }, {* M+ O4 d* @
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    
25.   uint8_t retry = 0;
    
26.   DS18B20_IO_IN();
    - x/ p0 S! t/ y( Q
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    . ~7 S$ R( r( t+ a- L
28.     retry++;
      T8 c8 q# ^5 r9 ^. C
29.     delay_us(1);
    
30.   }
    ( g" t- l6 G  O& Q
31.        
      N  m- G" [; ^5 {6 B
32.   if(retry >= 200)
    
33.     return 1;
    3 d" Z" J# N+ L# Y& w
34.   else
    
35.     retry = 0;
    
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    
38.     retry++;
    . P8 Z; g# @- L8 I- V5 K" \2 M
39.     delay_us(1);
    
40.   }
    # ]: {# ]: i' k" y, t
41.        
    & P" Q/ U3 C2 c: r2 @" }% P
42.   if(retry >= 240)
    " y2 v3 }" m- W) U! M3 G. x& A3 f" z- g
43.     return 1;
    
44.        
    , g1 F7 H# Z$ Z+ B2 ^
45.   return 0;
    ' R# b& _6 q6 f. J
46. }
    : y7 _( k! I8 x' B- q* f5 X0 C
47. 
    
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    " M& F3 g& Y. D! L9 O6 r+ _
49.   uint8_t data;
      A/ p) r4 Q' b
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
52.   delay_us(2);
    0 T/ c) F/ A& i$ X4 w: C
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    + k4 q) p% D9 @% s
56.        
    ! R( O1 V% x7 }# t$ s7 T
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    6 g6 |: }) J2 Z) V4 d
58.     data = 1;
    + Z! L/ }$ n1 d0 V3 L+ P: c, Z
59.   else
    2 N2 W  A. e+ d% y2 m% x7 }8 b
60.     data = 0;
    
61.        
    
62.   delay_us(50);
    / h: ~3 H' t& W# H4 H; F( W
63.   return data;
    . ]3 Y) j1 e5 F: B  A2 I1 [; P
64. }
    
65. 
    
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    2 p, Q: R$ y. @0 X5 B8 |0 \
67.   uint8_t i,j,data;
    / S! L/ Q3 q1 F' [4 V% @* @0 C
68.   data = 0;
    8 Y. h6 p8 y# O- k. O! Y9 E, J
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    3 f/ b- o; y6 v' f& D8 T- b6 _
72.   }
    1 L! h8 q# c' }% m4 ]& t- y
73.   return data;
    : W5 c0 q# I5 W2 F3 Z
74. }
    
75. 
      a' ?3 ]3 _/ T. `9 _
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    8 E  {( w5 n/ K) W' r, W
77.   uint8_t j;
    " Q  t* R% {4 e, e& A+ s8 |
78.   uint8_t testb;
    * Q: c! I% I& N4 N* A( h
79.   DS18B20_IO_OUT();
    
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    2 L5 q/ X9 i* G2 o9 \& {
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    4 y; Q) `3 x  k
83.     if(testb){
    
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    & ^! w; `# @) c/ F7 t" H3 }" X# L
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
87.       delay_us(60);
    : w+ V- Q+ O8 p$ f
88.     }else{
    
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
90.       delay_us(60);
    & F* \% M3 p0 e" z6 G
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    3 b9 `; M+ q2 ^1 s* W2 r! F8 ~; ~8 ^$ H. V+ r
92.       delay_us(2);
    , i7 k! [0 d: j0 x) X+ {* u' f
93.     }
      u/ [. l  S) W5 i
94.   }
    & H% @, |$ H7 h: U
95. }
    5 s  J8 u( v6 T" E, t2 n
96. 
    
97. void DS18B20_Start(void){
    ) m, i( |" O& W' z
98.   DS18B20_Rst();
    
99.   DS18B20_Check();
    ' u7 S, K  B% v6 y: ^& K* S2 z
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     & ~; `0 a/ e0 R& G+ x/ M
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     
102. }
     
103. 
     " X; E. {! y, }/ Y1 `6 Z' Z
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     " \, l" B- j0 o1 A. j
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     + |& P7 |  g) S; X+ \+ \# V
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     ! p, @0 B0 o5 f8 c# d
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     6 X+ Q7 o- ^2 O! h  B+ D3 v6 q9 Q
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     / p2 x/ F' y# Q4 T
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     
111.        
     
112.   DS18B20_Rst();
     1 @1 ]& t. n4 H( T, h( n
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
     
115. 
     
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     ( m8 B: D* _# d8 _
117.   uint8_t temp;
     / o6 s( L2 [1 \# |; m& `
118.   uint8_t TL,TH;
     
119.   short temperature;
     , V; m* ]4 k3 L* C1 m0 X: i4 R& J
120.        
     
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     # {5 Q. V8 x' |# h- u
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){
     
130.     TH = ~TH;
     ! I. K: o2 k# s% G: G" u
131.     TL = ~TL;
     
132.     temp = 0;
     
133.   }else
     
134.     temp = 1;
     
135.        
     $ h8 s3 ?/ @6 t3 m9 d4 X
136.   temperature = TH;
     
137.   temperature <<= 8;
     
138.   temperature += TL;
     4 n- p# z# S! c2 n
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     * a: R9 B& W" I1 F9 n7 f9 ~$ Y/ r
140.   if(temperature)
     
141.     return temperature;
     & t; w3 a# M% ^( l
142.   else
     8 o9 T% ]: T0 v/ C; O3 \
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){
   % Q# ?1 k" L7 M+ v* ^
2.   float temperature;
   % y% M0 U0 j  g9 w* K
3.   HAL_Init();
   ! K& u) c8 E7 l4 ?
4.   SystemClock_Config();
   
5.   MX_GPIO_Init();
   
6.   MX_TIM7_Init();
   
7.   MX_USART1_UART_Init();
   ' F7 n# u# F2 e- v) I8 o: o
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    . I3 Z7 u; y! ]* l
11.     HAL_Delay(500);
    2 |. F  K  g4 U4 i) j5 B
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
    
15.   while (1){
    # C( F9 b( }6 e
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    
17.     if(temperature < 0)
    
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    8 a$ v/ d4 F% i! r
19.     else
    
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    
23.     HAL_Delay(200);
    
24.   }
    
25. }

复制代码

+ I1 S8 p+ p, L0 t9 X4.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
& V* j8 R' K& D8 l' ^% X
& k0 v0 z  x1 v/ F3 V
8 I/ \/ i, S1 h5 ]6 g4 V1 Z  m6 E

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9 @! I; _2 c) U/ Q0 w' u$ k) t
; b5 Z0 X; y8 A- {* J$ O5 R