1.DS18B20简介
. t4 A+ S5 s& @7 b+ m3 aDS18B20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
. E- b6 \$ [( j" X0 M& c. }

+ t3 r+ @& ^# q
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
: L2 _) u$ p7 ]: O( D- Q
1 D# n9 _! b' X# K( @; JDS18B20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 H* z. \4 c0 a1 Q

9 K" }" S& M1 E2 n% t
; B- b" |5 `( S- m! `; ?$ d! A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℃
9 m) M4 u/ ?6 D5 K3 O# C3 o8 M. m6 Y
% y' b, n5 d# A' m* a

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：
9 o3 T2 i$ ^6 {9 Y. L) q⏩ 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。



" d. h3 J+ t4 x0 R1 p⏩ 写时序
* v" p/ F2 G! w. b4 z/ U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

9 s0 v; {! A1 u; Z1 c: f' }

/ F2 |3 \% |5 F2 U' I2 y& ^⏩ 读时序
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 ?+ ~8 F; d: E% F


, T4 k# E9 ^% [( m$ VDS18B20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 j2 e+ K% `5 I2.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
指示灯D1
" u$ x6 }9 f  W; ?7 {7 [# C& ^2 IUSART1串口
DS18B20
- i$ x3 h3 u1 tTIM7（提供us延时）



) \. H+ B8 U. k$ R, d, z3.软件设计
2 L0 h1 D) l0 z/ b3.1 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
! q( m+ {0 H/ V8 @" q0 }➡️ 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
/ D' [) q7 o7 ?, p  c/ v: S- ?➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
# V8 u& f& T0 N➡️ 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
4 i& m5 |8 p4 p

2 m( b3 |: r: W# y* K: J
➡️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

9 I. n2 W1 @8 d- t# U/ B7 F3.2 MDK-ARM软件编程
➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
; l7 ^  z* j- |

1. void delay_us(uint16_t us){
   , _7 \8 C, c- I: f3 \$ E% n) ^
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   
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);                       
   
7.        
   $ Y3 K  A! G* }- O
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   ' E8 {3 g5 P% k0 p! d3 n
9.     //查询计数器的计数值
   
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    7 ?. }) N0 k7 T; Q0 s/ C
11.   }
    ' b- U& {, K+ S# }2 {' g
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    & O& _" V) o3 G. \' d1 E
13. }

复制代码

➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h
, j4 K6 {! ?$ r$ s6 E

1. void DS18B20_IO_IN(void){
   
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   ! v, x. B: Y0 o5 s5 k; ]* ^
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   5 ~* P- p8 K8 m. I7 J
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
     x9 E" [  m$ K# v+ G# r
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   ; T" b. H( I0 W' u/ x* `6 B
6. }
   ' [; y, J" U8 m- [1 T8 B
7. 
   " o' C: C3 d7 h0 c: o7 f
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    * C: G4 I$ W- ?3 C
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    : e/ N1 ?% X  n  z& _
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    - p2 ^; d, Z. @3 N
14. }
    
15. 
    2 w* l6 i3 @4 u7 B5 w
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    3 ?6 O. x+ q" T' N0 e  t
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
19.   delay_us(750);
    
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    % C# A1 s  K+ ?; ?
21.   delay_us(15);
    
22. }
    ) S$ C& s6 A: W
23.        
    / w0 ]/ t3 k2 o1 J, l% w$ j6 ^
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    
25.   uint8_t retry = 0;
    ! y( k+ e( E9 N: z8 @' d4 x
26.   DS18B20_IO_IN();
    
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    
28.     retry++;
    - v) h" i: G; E0 }4 y* G
29.     delay_us(1);
    
30.   }
    
31.        
    
32.   if(retry >= 200)
    
33.     return 1;
    2 {5 i5 C) J# Y. W: V
34.   else
    
35.     retry = 0;
    8 U1 ^0 o3 c0 A- ]
36.        
    # [9 E, x2 `% d* B$ o
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    
38.     retry++;
    + O+ K$ G6 g$ H: M
39.     delay_us(1);
    1 q; |0 s( u7 ^3 f
40.   }
    
41.        
    3 e- [' q0 M6 v6 E& B
42.   if(retry >= 240)
    % b! Z8 p) L  X( X4 F
43.     return 1;
    
44.        
    . }$ I1 e/ |1 _3 P' `
45.   return 0;
    , {) T2 [$ o6 j* r
46. }
    
47. 
    
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    
49.   uint8_t data;
      [! ^* P; l* W. I- u) \0 w& ~
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    5 g5 a+ I! C( N% |% c: n! V* I
52.   delay_us(2);
    / P" c, p+ @8 M( c
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    0 R' e5 D3 l5 R6 E
54.   DS18B20_IO_IN();
    1 ^7 d, e: K3 K9 o- M  P: U' l9 w( F
55.   delay_us(12);
    
56.        
    
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    # ^. M  Z' l" U1 F9 ]( t. j
58.     data = 1;
    
59.   else
    
60.     data = 0;
    
61.        
    
62.   delay_us(50);
    
63.   return data;
    
64. }
    ! i) {( ]9 J/ J" A1 f1 w
65. 
    
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    $ p6 Q. m, D. T
67.   uint8_t i,j,data;
    , R/ ~1 Q9 Q- K9 I+ _
68.   data = 0;
    , S% h, ?+ z- P
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    
72.   }
    
73.   return data;
      V/ l& e. i5 |
74. }
    
75. 
    : m/ F# r, s" k3 ~$ i7 y* w$ Z
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    0 I* |5 D& x. `& j
77.   uint8_t j;
    
78.   uint8_t testb;
    
79.   DS18B20_IO_OUT();
    8 p3 s" h& \; J8 m; E% M
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    
81.     testb=data&0x01;
    # {1 B9 ]) C- B1 e5 w' Z8 E
82.     data=data>>1;
    
83.     if(testb){
    
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    & f  E+ p7 l( t# P7 r* F7 [4 p
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    4 Y: w* E8 |# P$ k
87.       delay_us(60);
    6 j2 V3 i  d  Q3 {' ?% u# m- B' }
88.     }else{
    % E6 E: x2 T$ |8 W$ A: T2 f
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
90.       delay_us(60);
    
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
92.       delay_us(2);
    
93.     }
    
94.   }
    
95. }
      m3 Y1 y* b& ?+ u% y' @) R" Y) E1 b
96. 
    ; S5 M$ [) p0 G% i. _
97. void DS18B20_Start(void){
    
98.   DS18B20_Rst();
    , j8 A; `6 s. ]& i: f' d
99.   DS18B20_Check();
    
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     
102. }
     
103. 
     
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     8 h5 S3 E1 g! v+ G' B
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     . t) ]# y. {) N% |+ y- U: ~  Q0 R; B
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     ! H- K; n! L. H7 Z( X+ j' ~' j
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     
111.        
     + o9 w4 Z1 Z$ ?& i. r# I
112.   DS18B20_Rst();
     
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
     2 c8 y/ w6 N' F6 g* l
115. 
     
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     
117.   uint8_t temp;
     
118.   uint8_t TL,TH;
     7 m) D6 b$ Q7 K
119.   short temperature;
     
120.        
     8 V% g' U; ~  Z- E1 G0 c
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     : F; B2 p, J0 U5 X, {
123.   DS18B20_Check();
     
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     1 r9 n- F  p" u3 |. m9 n
126.   TL = DS18B20_Read_Byte();
     5 z/ y2 f7 [  c# B$ G
127.   TH = DS18B20_Read_Byte();
     2 z2 F& {1 R9 S( r
128.        
     
129.   if(TH>7){
       q0 O% L' x( C0 _6 M/ C3 W; F' [
130.     TH = ~TH;
     5 }, l' B8 w3 [8 x- O0 p
131.     TL = ~TL;
     
132.     temp = 0;
     
133.   }else
     
134.     temp = 1;
     
135.        
     8 D5 @3 ]( M! ]" N
136.   temperature = TH;
     7 P' P, b. L1 l
137.   temperature <<= 8;
     # G6 Q" _* m8 M+ m4 e: {
138.   temperature += TL;
     ) y9 F  g3 a0 }2 G# F
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     
140.   if(temperature)
     
141.     return temperature;
     
142.   else
     : p, u9 O5 T0 `
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){
   
2.   float temperature;
   
3.   HAL_Init();
   8 L# W$ b3 [" h
4.   SystemClock_Config();
   
5.   MX_GPIO_Init();
   ' ?; U' m9 [8 u; ~
6.   MX_TIM7_Init();
   
7.   MX_USART1_UART_Init();
   
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   + Z! V0 ~7 t1 R4 N" E: L: f
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    + O: q# S& K' U: N5 t) R$ s4 L( @. W/ C
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
      U/ n5 X0 z3 C2 X. y8 ~9 |
15.   while (1){
    
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    
17.     if(temperature < 0)
    
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    
19.     else
    
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    $ C' V; b+ R1 K! Q" L: I
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    
23.     HAL_Delay(200);
    2 A8 E0 ?6 q; _' K, k# b. n( w! f
24.   }
    
25. }

复制代码

* V* J$ y6 b7 K* s7 x1 A: g4.下载验证
0 a/ x0 v% @( a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

9 r0 _, }8 M1 p

5 X! }  w  G6 S5 m. B. j. Z
转载自： 嵌入式攻城狮
# I- c1 a4 n- B- C$ t# N+ F如有侵权请联系删除


6 E* n: A0 n9 o9 C: U