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STM32驱动温度传感器DS18B20原理,附代码

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STMCU-管管 发布时间:2021-7-2 11:06
DS18B20是一款常用的高精度的单总线数字温度测量芯片。具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。0 M5 [2 B6 Z& r/ ]& B4 \  _
* ~& }/ Y5 E5 Z$ P3 Q4 J+ e
+ `8 Q0 G" ~, P9 F0 D9 M8 ]$ s
DS18B20原理$ K& A  h5 L8 u2 [4 t' D
传感器参数
  F- D! [& V) u5 K测温范围为-55℃到+125℃,在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°
/ w8 g, F/ g: ^# i" U4 s. S; g( ?& ]返回16位二进制温度数值0 M/ d% s" q. d2 X0 t) O, S- E, M
主机和从机通信使用单总线,即使用单线进行数据的发送和接收
4 |0 H; F7 S# `8 _3 q5 h/ p
* O+ h- d6 |( m0 Q; p
) P/ \0 A- l: q0 l4 n( z+ C) g6 N
在使用中不需要任何外围元件,独立芯片即可完成工作5 q) B' n& K8 j+ m& D

, G* i: v. S$ b3 Y+ f4 \1 n
) k4 }9 Z; h) {# |
掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ,通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值
. O1 `9 i, O7 _1 N# r
- e" a# j5 R5 D8 U- q; l
5 g$ C/ J; I6 Y5 k# L5 O/ A
每个DS18B20都有独立唯一的64位-ID,此特性决定了它可以将任意多的DS18b20挂载到一根总线上,通过ROM搜索读取相应DS18B20的温度值
4 G$ Q6 E: `- L9 N; A
+ y7 }6 Q' d* ^% h

! P: W: C, P+ T, T, i' }宽电压供电,电压2.5V~5.5V; `4 n1 R2 [- \3 v9 s) L4 w: t9 [! O2 J
7 C5 K: X& u+ f- n0 |! g9 l2 F2 q
/ V8 e$ r0 v7 _; P. w. G5 m
DS18B20返回的16位二进制数代表此刻探测的温度值,其高五位代表正负。如果高五位全部为1,则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0,则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值,将其转换为十进制数值之后,再乘以0.0625即可获得此时的温度值$ X+ |, Y1 [5 `; _

) k, ^5 o. n+ P
, O" A; I  V. F1 K/ F4 b3 ?% P
传感器引脚及原理图4 p( z! O8 k7 @+ c
    DS18B20传感器的引脚及封装图如下:* J: F* l/ ]# ?! f+ Y* {* Z) o
11.png
    DS18B20一共有三个引脚,分别是:
) ]0 z) D0 }) ?6 U  b' a
( ]2 ~) a( R8 X: `
/ n/ U' T' U$ i( T! E% ]
GND:电源地线
) W& z. y3 W9 a& T6 B5 Y, qDQ:数字信号输入/输出端
, {% R, \4 P: s" P6 G. C1 PVDD:外接供电电源输入端
+ |9 f  |. R" g% j# y
12.png
    单个DS18B20接线方式:VDD接到电源,DQ接单片机引脚,同时外加上拉电阻,GND接地。7 x( v* t3 H" q* g1 d

% U3 Z" m. Q' P9 I& [1 e/ h
$ M" F3 W" `# v0 _; W( I/ {2 U
    注意这个上拉电阻是必须的,就是DQ引脚必须要一个上拉电阻。, U4 P( D5 t) k  w; P6 w1 S

  n9 \6 e4 v2 N

: L; k- {1 g1 {0 \DS18B20上拉电阻
- o4 v) K+ c" S; O: [8 y    首先来看一下什么是场效应管(MOSFET),如下图。
4 C/ C) C, ~+ }) O; t6 w
13.png
    场效应管是电压控制型元器件,只要对栅极施加一定电压,DS就会导通。  m: E7 K( ?  z) n
& p) o# H) X2 c& M% U0 `6 {

2 t' ^/ I2 i) k, s8 ]* M    漏极开路:MOS管的栅极G和输入连接,源极S接公共端,漏极D悬空(开路)什么也没有接,直接输出 ,这时只能输出低电平和高阻态,不能输出高电平。( e, M1 k1 l# d) j
6 x: ]6 ~. N9 Z% S- q1 \

. n/ c# k1 }0 D0 c* [% u7 n    那么这个时候会出现三种情况:+ `3 |: }( i  X# D1 x! s

$ ?4 t1 D% q7 S0 O- b' [( V8 q

7 w/ f7 y& h: [# a9 N" ]2 M& t下图a为正常输出(内有上拉电阻):场效应管导通时,输出低电位输出低电位,截止时输出高电位! C: j& y! D/ H* P- c2 @3 Y
: U) I# m6 e  u6 m3 g

8 H' O9 x( o/ W4 n" T7 W2 P) N9 Q下图b为漏极开路输出,外接上拉电阻:场效应管导通时,驱动电流是从外部的VCC流经电阻通过MOSFET到GND,输出低电位,截止时输出高电位  t8 @5 v! D$ @( l: o0 I
# y# n* y8 h0 h' z; [- ]
- V. s, J1 G: B, B5 a5 M+ H6 m
下图c为漏极开路输出,无外接上拉电阻:场效应管导通时输出低电位,截止呈高阻态(断开)
' x4 s0 Q/ T# |  G8 ?
14.png
    总结一下:
( p) S* v% g4 ^- `( d2 q& I6 k

8 a  M: t! u- H, R/ C% i9 m    开漏输出只能输出低电平,不能输出高电平。漏极开路输出高电平时必须在输出端与正电源(VCC)间外接一个上拉电阻。否则只能输出高阻态。: l; f4 D4 r5 w( ^/ @' X

' d& W+ G$ }- M" s2 d3 b
, H! b) M+ y1 K
    DS18B20 是单线通信,即接收和发送都是这个通信脚进行的。其接收数据时为高电阻输入,其发送数据时是开漏输出,本身不具有输出高电平的能力,即输出0时通过MOS下拉为低电平,而输出1时,则为高阻,需要外接上拉电阻将其拉为高电平。因此,需要外接上拉电阻,否则无法输出1。* c0 _4 \7 M" r/ y1 h
0 d* P; z& \2 x8 i$ n
; B0 \' d- n5 i
    外接上拉电阻阻值:9 p0 c  r4 P5 p9 F8 c2 r& v/ |/ `. F
- E5 w# i& c" o1 @* I9 g; V. h
9 q2 }" B# m. K# K$ c) Z* K( k; L
    DS18B20的工作电流约为1mA,VCC一般为5V,则电阻R=5V/1mA=5KΩ,所以正常选择4.7K电阻,或者相近的电阻值。: a; C% P. |2 S: ]& U. D

+ d, }5 K" ]  }7 Y* J

5 Q: K6 g- Q) \3 iDS18B20寄生电源% ?7 E' v$ M6 C8 }5 i. ^; y& b
/ l( F% e' E8 v2 _7 y+ A

" `1 w" U( ]0 b$ h* u. o, V    DS18B20的另一个特点是不需要再外部供电下即可工作。当总线高电平时能量由单线上拉电阻经过DQ引脚获得。高电平同时充电一个内部电容,当总线低电平时由此电容供应能量。这种供电方法被称为“寄生电源”。另外一种选择是DSl8B20由接在VDD的外部电源供电。& @3 G* i! Q" ^3 w. G
15.png
DS18B20内部构成
" }, l6 i  t8 {; q. T1 {5 z7 U* L8 k' Q. P( P2 M

$ _2 m2 Z% G1 ^! b9 d    主要由以下3部分组成:
& K; D: Y9 y! G$ U$ I- q+ |+ ~
4 i; r2 u" O% }# g
, I$ n* J0 s  l
64 位ROM
& D5 A8 L: h/ L' j0 V  ?4 n" `8 [+ l$ K

1 N1 }# y4 E3 q, o# t& l  w高速暂存器
( ^! D& F9 o) M1 c* s$ `9 R3 S( F- [
& y1 p; M3 I" L2 h# X

! C5 o& B! I0 K* P存储器
. b( \3 B, t( d8 N! i1 m) B
  Z" D4 v: |: |0 G1 v6 `9 l  M

2 c7 x% k3 F: [, k    64位ROM存储独有的序列号,ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。8 F* S/ ]3 k# ?, d5 I$ m

6 K6 _& Z0 ]+ f$ m+ b7 n' B
  d5 |' F7 ~8 Z8 Y6 A8 E+ z: `6 v
    高速暂存器包含:3 m5 A; a& N% d: ^  ~
6 u/ A5 `8 z" {0 ^, p$ t
- _  x; r( w6 Y; i: Q
温度传感器
3 r5 j. d6 [+ S9 r$ R; @0 O3 G! U6 }; C- [% v& E8 X

! O2 A. I" j+ }% T$ M/ z$ A一个字节的温度上限和温度下限报警触发器(TH和TL)9 O3 O9 t' G+ \) {: u

; K8 `, Z2 e9 A6 r; f5 X$ h

8 X- L/ Y1 ?- ~# R& m6 {; j3 \配置寄存器允许用户设定9位,10位,11位和12位的温度分辨率,分别对应着温度的分辨率为:0.5°C,0.25°C,0.125°C,0.0625°C,默认为12位分辨率
; _  u0 {4 W( }) X! I) n, o: d5 A& j! G  F! d2 F& }
8 ?8 E+ a/ t) k
    存储器:由一个高速的RAM和一个可擦除的EEPROM组成,EEPROM存储高温和低温触发器(TH和TL)以及配置寄存器的值,(就是存储低温和高温报警值以及温度分辨率)5 G7 U6 [$ y% O& a' _1 @& }+ S  F
16.png
DS18B20温度读取与计算# R2 @+ \. q4 D
0 W  ~/ ?* h' a( m% x; B. v
: e4 L& o$ ~8 J) s+ O" x5 B# x
    DS18B20采用16位补码的形式来存储温度数据,温度是摄氏度。当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。
, P# i! o3 P6 ^" @5 [2 @' Z" Z$ L# @
& m" @$ b4 O/ R, q* t; e) L$ F
' ?1 k; o& b9 C6 |$ s
    高字节的五个S为符号位,温度为正值时S=1,温度为负值时S=0。
$ J! b8 |7 ^: i2 f; _8 D8 f& o
2 P; D% Z  E1 U/ @
$ G( k4 _8 l. ]1 Y
    剩下的11位为温度数据位,对于12位分辨率,所有位全部有效,对于11位分辨率,位0(bit0)无定义,对于10位分辨率,位0和位1无定义,对于9位分辨率,位0,位1,和位2无定义。  D  `# Q9 Q- N3 p+ {  P- F2 Y
17.png
    对应的温度计算:
6 g+ S7 B- W) r
$ ]( ?" G( t8 f! ]; h
% s* Z' P" r# a; U3 G4 w$ V* q
    当五个符号位S=0时,温度为正值,直接将后面的11位二进制转换为十进制,再乘以0.0625(12位分辨率),就可以得到温度值。
  Y, o$ y4 G7 i) g
5 U2 q! U  ~. w6 q

* R/ R* ?, z2 @& e    当五个符号位S=1时,温度为负值,先将后面的11位二进制补码变为原码(符号位不变,数值位取反后加1),再计算十进制值。再乘以0.0625(12位分辨率),就可以得到温度值。
, y# N+ p; y  U" A+ z; ^0 h# G
+ ^2 q0 u8 Y) Z/ X8 G. e: X& t
    举两个例子:
' x' K6 d! J7 s4 [
( L' N% d1 v0 O/ l. o1 T% f2 h$ u

) ^4 j8 y; W: f3 ^, w数字输出07D0(00000111 11010000),转换成10进制是2000,对应摄氏度:0.0625x2000=125°C4 [2 q- l1 y; e$ m/ u# X3 `

0 ~+ w- f- V( B6 |# m3 `

2 j' d) X6 o1 b5 {数字输出为 FC90,首先取反,然后+1,转换成原码为:11111011 01101111,数值位转换成10进制是870,对应摄氏度:-0.0625x870=-55°C( y$ W7 A" L6 t; _; k
/ c0 l6 T. Q: B) h1 _' z) m
6 o. D- \+ m, o; ~+ r, F
    温度对应表如下:
3 l+ ^) W' t) N, J
18.png
    上述例子,用C语言来实现的代码,如下:, a9 x8 |) L) O& T
  1. 9 l2 }( D& l& _+ q% ]7 ?6 V2 l0 c
  2. unsigned int Temp1,Temp2,Temperature;  //Temp1低八位,Temp2高八位
    " s) r# z6 T$ q* J
  3. unsigned char Minus Flag=0;  //负温度标志位) a: m" n7 o0 m6 e
  4. 0 N- }8 \0 Z% ~, _& e' J2 |; S
  5. if(Temp2&0xFC)//判断符号位是否为1
    0 ?/ r1 U  ~3 ~/ R0 l$ G4 {4 o% G
  6. {% H: B+ c+ W) R7 q+ v( k
  7.   Minus Flag=l; //负温度标志位置1. e0 b6 x9 ^9 H3 a: T
  8.   Temperature=((Temp2<<8)|Temp1); //高八位第八位进行整合' ^: g( G  z3 C+ j% t+ u( C/ L
  9.   Temperature=((Temperature)+1); //讲补码转换为原码,求反,补1
    0 H: e" q1 k* H% q8 ^
  10.   Temperature*=0.0625;//求出十进制, I! t, O, R1 A# F4 Z9 Y8 Z
  11. }
    ' i) ]; N: D1 a9 U$ z8 E. h
  12. else   //温度为正值
    9 n# V7 u' W9 R" v* g
  13. {7 A7 O( O; |1 i1 z* e2 y2 \' _* L
  14.   Minus Flag=0;  //负温度标志位置0
    8 E( |- d3 F8 J  D% B
  15.   Temperature =((Temp2<<8) |Temp1)*0.0625;
    ( k% l- W0 m% `4 ~5 l' g
  16. }
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DS18B20工作步骤* K9 U4 X( ^" ~; ]  S7 x; E

  n8 s* h2 P8 u1 \- D7 p$ {
6 O. n6 M; m5 n1 s+ b  v
    DS18B20的工作步骤可以分为三步:4 q- z4 a; U( m6 J+ i( \% q& C
9 Y8 m* h& k/ B: O1 R

- X6 p) y$ C% H" V$ L初始化DS18B20
; D# B4 g: `" x7 Z0 H0 q; s+ }7 c" I5 m1 E" N: R% c+ m5 f6 R1 Z
. y2 @- E$ G; c4 t4 {0 g
执行ROM指令5 @6 B. X, G+ d  r; c9 y, W* f
  a7 K3 |( N* j# M1 [/ N

5 s+ E# a' T3 x- T$ i- |/ K执行DS18B20功能指令
: ^+ h+ W7 m: K6 _
  {9 M+ ~( c# [2 R0 L( t  R

) K; T, g8 K. |4 N    其中第二步执行ROM指令,也就是访问每个DS18B20,搜索64位序列号,读取匹配的序列号值,然后匹配对应的DS18B20,如果我们仅仅使用单个DS18B20,可以直接跳过ROM指令。而跳过ROM指令的字节是0xCC。7 s* g9 b! O& W( W7 U$ S8 B
2 Q7 G4 Q3 R9 F8 h8 m8 U5 A% b/ r$ q+ S
2 s+ J* Y+ p3 Y  _6 D3 ]
初始化DS18B20
0 U  `1 y2 o) s/ \( v' I( l3 j6 K3 r; a% ~+ A
( V6 y# M: o: P  r3 Q* _
    任何器件想要使用,首先就是需要初始化,对于DS18B20单总线设备,首先初始化单总线为高电平,然后总线开始也需要检测这条总线上是否存在DS18B20这个器件。如果这条总线上存在DS18B20,总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲,如果不存在的话,也就不会返回脉冲,即总线保持为高电平。& d$ F6 }5 G; }1 }

# n8 n9 f& e0 `3 w
! a0 e3 u9 R) T% q4 Y9 n
    初始化具体时序步骤如下:
/ k5 K* w- o3 {
0 I/ v7 ~' n5 y" v

9 F" t* L3 B; O6 m/ C3 o! U+ k( r: q7 W单片机拉低总线至少480us,产生复位脉冲,然后释放总线(拉高电平)4 z1 z: y: [  i( @* s6 x3 S

( G* M# r% G. k" Z+ {

0 {& w9 ^1 T1 ?2 f! W这时DS8B20检测到请求之后,会拉低信号,大约60~240us表示应答& Y, K: G4 }, C, Y+ t) y* j6 ]& p
: S  U( q  E4 r, `% x* V- m
9 `4 m6 N  a/ d
DS8B20拉低电平的60~240us之间,单片机读取总线的电平,如果是低电平,那么表示初始化成功
- ^' \" a) H2 m
5 i1 U* N! O6 k- u% n3 I8 g

5 d/ z2 [" r5 P" cDS18B20拉低电平60~240us之后,会释放总线3 e# C; V3 Y, a- D8 v
19.png
    DS18B20的初始化代码如下:: S8 q0 {( x2 v( F$ x! v

  1. : Z& _5 K6 ]& C3 {! X+ w0 F
  2. /*****初始化DS18B20*****/
    6 U8 K. R" N/ v; ^: @- [
  3. unsigned int Init_DS18B20(void), S; K0 p8 x- S
  4. {
    - u) Q" R! Y) k1 D" T
  5. unsigned int x=0;- s* W; [0 |1 K& y& {6 M
  6.   DQ = 1;      //DQ复位
    3 Y0 J: k, d) L' t7 q2 z
  7.   delay(4);    //稍做延时! B5 V' d" {- C5 q
  8.   DQ = 0;      //单片机将DQ拉低7 I. O/ W5 s" P
  9.   delay(60);   //精确延时,大于480us0 w2 M5 A: q: m9 c
  10.   DQ = 1;      //拉高总线) t; {+ q$ O; R% O
  11.   delay(8);' c1 Y# B' S" A" T. k( \0 P5 P
  12.   x = DQ;      //稍做延时后,如果x=0则初始化成功,x=1则初始化失败
    5 D0 @  F  g/ P8 z* O6 o
  13.   delay(4);
    5 ~8 B9 a" |: k7 h$ L/ u3 D
  14. return x;
    4 A0 Q* Y9 r4 l; K0 n6 F+ e1 |
  15. }
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写时序
) b% @7 H1 c; U- L$ f$ |' l/ a! X# E( S: N5 N

) ]3 D8 j5 I+ ^. k5 i    总线控制器通过控制单总线高低电平持续时间从而把逻辑1或0写DS18B20中。每次只传输1位数据。
. [9 d: `# o5 n  K2 m9 |6 a! d1 q$ H9 p
0 ?; R) B6 W$ X' V$ E9 @$ I

+ k  l+ c7 h- ^; Q. k    单片机想要给DS18B20写入一个0时,需要将单片机引脚拉低,保持低电平时间要在60~120us之间,然后释放总线。
/ J: i' P) y7 j: A3 j$ P9 I: K  w  T

. {, M8 p% [" d2 y  g& s! W, I    单片机想要给DS18B20写入一个1时,需要将单片机引脚拉低,拉低时间需要大于1us,然后在15us内拉高总线。
/ f& E) W3 ]& z
0 L( |) l" K9 b
: t, f7 C$ `; o& G8 s5 C$ n
    在写时序起始后15μs到60μs期间,DS18B20处于采样单总线电平状态。如果在此期间总线为高电平,则向DS18B20写入1;如果总线为低电平,则向DSl8B20写入0。
" [* k: V0 _* ?: ?: V4 B( _9 n9 s! k4 V4 {2 ?  d

2 q6 ~& X* ~* e- H9 x    注意:2次写周期之间至少间隔1us。
0 g0 j4 o7 W' p
20.png
    DS18B20写时序的代码如下:) C# N$ `9 [: ?# ?$ O+ F

  1. 3 b) A6 [6 u6 g' W* T1 [
  2. /*****写一个字节*****/. E+ u, V# _5 {6 D1 [: v
  3. void WriteOneChar(unsigned char dat)9 R' m8 q8 z" C. d8 {9 f
  4. {. w( M$ H1 ?' u
  5. unsigned char i=0;
    - S" m7 X% N* |- b, E
  6. for (i=8; i>0; i--)" V5 g$ a! B+ a6 B6 U) L
  7.   {% h3 z" O& E9 K3 S
  8.     DQ = 0;' ?2 `4 E6 r7 x# v- _
  9.     DQ = dat&0x01;  //与1按位与运算,dat最低位为1时DQ总线为1,dat最低位为0时DQ总线为07 K% i+ `: m& p/ G3 p6 S
  10.   delay(4);. S: {) Q* e) z5 t" y$ I' G; @
  11.     DQ = 1;
    ! X' e+ e( M" G3 B$ J* [; ~6 k
  12.     dat>>=1;
    7 ~9 f# d5 q0 F5 g5 c
  13.   }# T9 R# w' I5 s: Y, }: w, T+ @
  14.   delay(4);) v- X+ {7 w6 k( }. P! j1 r2 t3 P0 N
  15. }
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采用多个DS18B20时,需要写ROM指令来控制总线上的某个DS18B20。如果是单个DS18B20,直接写跳过ROM指令0xCC即可。DS18B20写入ROM功能指令如下表:, m6 a; B5 A& Q% K  A
21.png
    DS18B20的一些RAM功能指令如下表。其中常用的是温度转换指令,开启温度读取转换,读取好的温度会存储在高速暂存器的第0个和第一个字节中。另一个常用的是读取温度指令,读取高速暂存器存储的数据。
# f/ v( Q" w$ o* y, e* h- O7 [
22.png

1 F2 h0 M! {  V+ A0 E* u

4 O% @" \2 b$ f& {% E# }) i读时序' s7 I' A) B5 `, T" R6 T* u
    读时隙由主机拉低总线电平至少1μs然后再释放总线,读取DS18B20发送过来的1或者0。
8 r7 a; ~4 ~- A8 Z) p4 W; _# R3 W' r8 ]4 W& q

6 p2 ~6 R! f3 I) F- H/ x4 s    DS18B20在检测到总线被拉低1微秒后,便开始送出数据,若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。
6 B5 l) c- p$ S: n- g
23.png
! Y. o) [" I: ^3 X

, N2 d  R6 a. z5 `3 U. ?' ~) z    注意:所有读时隙必须至少需要60us,且在两次独立的时隙之间至少需要1ps的恢复时间。1 w( t; Z! v4 E( ]. S
; c( t- B" z: G: @; f4 E" I

% O4 h7 c8 S( s+ P    同时注意:主机只有在发送读暂存器命令(0xBE)或读电源类型命令(0xB4)后,立即生成读时隙指令,DS18B20才能向主机传送数据。也就是先发读取指令,再发送读时隙。  i$ r7 m$ `' d  Y! O; J+ Z
6 B( R. z6 J( a5 k, E
. u8 G+ z' E  N9 x" S
    最后一点:写时序注意是先写命令的低字节,比如写入跳过ROM指令0xCC(11001100),写的顺序是“零、零、壹、壹、零、零、壹、壹”。
% U* Q8 k( f3 a2 j, ^
/ z  U' w% I$ q5 v
; S1 x( @& E# ~# t5 f8 u
    读时序时是先读低字节,在读高字节,也就是先读取高速暂存器的第0个字节(温度的低8位),在读取高速暂存器的第1个字节(温度的高8位) 我们正常使用DS18B20读取温度读取两个温度字节即可。6 W& L- N8 A1 q, n
5 p1 H- l3 @( ?5 ?# M

4 Z4 }+ R! i2 m+ eSTM32例程
2 l1 m& c9 s2 q- N    DS18B20.c代码:! m% E. M+ e8 B5 U  Q" C& w
  1. / ]) @# e" X% N3 ]
  2. #include "ds18b20.h"
    2 M/ _$ m! u; A; b) ^4 c
  3. #include "delay.h"
    4 u# E3 n+ ?" n0 i8 j
  4. 9 J- y* n3 y* F* s* \2 q
  5. //复位DS18B20
    6 F0 s8 U* \# Z+ r# |2 N
  6. void DS18B20_Rst(void)$ @" c" w) n+ g3 `( @) d
  7. {                 
    9 q4 Q$ K5 M5 E3 M
  8.   DS18B20_IO_OUT();   //SET PG11 OUTPUT
    # ?7 |; J$ M" q2 G
  9.     DS18B20_DQ_OUT=0;   //拉低DQ- L4 e: [3 J' u9 h- J
  10.     delay_us(750);      //拉低750us, u) e% F$ M# Q4 L; A
  11.     DS18B20_DQ_OUT=1;   //DQ=1 , r3 D! C( C6 ~/ ?
  12.   delay_us(15);       //15US( i! @# K/ r5 U8 S* n
  13. }5 n8 R. Q! {& |  O3 V% \5 a
  14. //等待DS18B20的回应, a5 }& Z" k, J* q5 s8 s
  15. //返回1:未检测到DS18B20的存在3 p" H5 R: d8 U. @; |/ z
  16. //返回0:存在
    ( o8 x0 ^# |: }' }
  17. u8 DS18B20_Check(void)
    6 q- m! ]  T* u; G1 Z
  18. {   
    8 n# m" h5 R9 q
  19.   u8 retry=0;7 D* q1 e) ^& h2 V  b# T/ i4 S
  20.   DS18B20_IO_IN();  //SET PG11 INPUT   
    : l  H% z2 a3 A
  21. while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)  F' P6 w' L& X7 X
  22.   {( S3 s$ d/ S* ^* i+ T( U# _
  23.     retry++;
    6 x, Z# F1 s9 h9 R
  24.     delay_us(1);0 h0 N# Z8 a0 q: V, v+ D+ i
  25.   };   - g, p! y/ m: s6 n) @# A) K
  26. if(retry>=200)return 1;( V2 `) b3 c2 ~9 I  d1 j$ I
  27. else retry=0;
    2 Q8 f" o( t8 |0 W3 Q. W
  28. while (!DS18B20_DQ_IN&&retry<240). F6 L, e& u* b# Z$ B6 t% Q
  29.   {
    1 x& l$ m( e9 M3 `5 v
  30.     retry++;
    7 k8 O' l6 }: t
  31.     delay_us(1);
    " F  R  |( A* p  m/ _4 Q
  32.   };
    ) A% W1 _3 ^- o' C
  33. if(retry>=240)return 1;      $ }& p0 ?; a* ^' a* s% V
  34. return 0;
    . e/ a# X. ~0 ?6 N
  35. }
    , s& l, p/ w/ I) M1 S, O) i$ m2 A
  36. //从DS18B20读取一个位8 N3 M& i" I7 Z9 J4 I/ g
  37. //返回值:1/0
    ; M/ N# h% y& ~; w# B
  38. u8 DS18B20_Read_Bit(void)+ ]' n" C* B( h
  39. {
    1 U" N, O; P1 u
  40.     u8 data;3 c' x6 O  m5 s: l6 B
  41.   DS18B20_IO_OUT();  //SET PG11 OUTPUT8 G" t" r7 r7 ^% i
  42.     DS18B20_DQ_OUT=0;
    ! z+ e& E: G6 M/ `* R2 S3 U4 Q
  43.   delay_us(2);
    , i' `" F2 A2 ~# k8 S0 v# z8 p3 H0 \
  44.     DS18B20_DQ_OUT=1; 8 f* Z0 P" P& W, e5 ^" u& F' D
  45.   DS18B20_IO_IN();  //SET PG11 INPUT" `5 m: @7 E5 E
  46.   delay_us(12);$ g! m5 Q& E. [
  47. if(DS18B20_DQ_IN)data=1;: j" E: a( Z, U' Z
  48. else data=0;   
    8 B( f( v' k& q5 m2 K( }6 D' q+ V
  49.     delay_us(50);           ( r9 w6 W5 p! P& Z8 t* C, r% h
  50. return data;
    , e7 W7 k& B6 o# C* x% L; R
  51. }+ Y- _0 Z9 b3 A# M/ _* c- O. J
  52. //从DS18B20读取一个字节
    ! T* T: |( ~  P1 c% V
  53. //返回值:读到的数据, a% B4 t% A, w
  54. u8 DS18B20_Read_Byte(void)! z7 L- z1 A+ m% P. d
  55. {        
    " u" b$ J8 x' ?' d* y/ _& w
  56.     u8 i,j,dat;
    / k. w0 i- ~0 i; O
  57.     dat=0;$ X* I0 S1 {$ B* F. E" J0 }
  58. for (i=1;i<=8;i++)
    $ H1 ]" B+ |8 z1 |. U2 i# Q1 `1 V
  59.   {
    ( h, _5 q# Q! W4 W* B
  60.         j=DS18B20_Read_Bit();
    ' k) n, t7 d2 |0 j9 s6 }
  61.         dat=(j<<7)|(dat>>1);5 I  o3 B" [/ ?& M4 ]! J
  62.     }               
    1 _, \) H, S1 {: A: t. |* M
  63. return dat;# a  \8 e( E& V/ `( l8 [
  64. }
    ' X- s) Y/ `( P( @6 ?2 V5 V
  65. //写一个字节到DS18B20
    # V$ l& T1 \: @/ q
  66. //dat:要写入的字节
    5 J8 |8 I7 V( X, I: I
  67. void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
    7 R* b3 P! g, @) `
  68. {             7 e4 }- @0 u) E1 b- Z* g% ?7 v' H
  69.     u8 j;4 p' W$ \/ X1 y
  70.     u8 testb;0 a2 ?" z% d" g5 e6 O
  71.   DS18B20_IO_OUT();  //SET PG11 OUTPUT;' @/ l; J5 S( [! R+ Z7 C( ^
  72. for (j=1;j<=8;j++)
    8 K# I$ N; X2 R0 @
  73.   {
      a7 D! {+ R  T
  74.         testb=dat&0x01;
    - o& X9 t( }- W5 X9 n( U9 Z
  75.         dat=dat>>1;
    7 L2 M( @/ C# E7 N
  76. if (testb)
    3 d# b2 X/ g2 L0 N( \, R  D
  77.         {
    % h9 x' ?0 U$ ?, p; v7 h7 A. j
  78.             DS18B20_DQ_OUT=0;  // Write 1
    % v* P7 v) V; _8 r
  79.             delay_us(2);                           
      ^. F$ ], L- ]0 C. o1 @& D
  80.             DS18B20_DQ_OUT=1;
    2 d3 T5 n! E0 q7 }9 U/ k, u. G. D
  81.             delay_us(60);             ( j* ?9 a1 f+ E6 `  h
  82.         }
    5 Q2 x0 y) Y' ^
  83. else, d: w* a' |4 c1 @3 E* R
  84.         {
    2 l: Y  u5 F6 C, b0 b( ^4 E" z  t
  85.             DS18B20_DQ_OUT=0;  // Write 08 ?: x6 M# H4 }, n# N4 j
  86.             delay_us(60);            
    & ?, g4 m% S8 T% ?- G7 k- L! i
  87.             DS18B20_DQ_OUT=1;
    ) S) b% I" M+ J3 {
  88.             delay_us(2);                          
    * M4 a# p- d- x  k$ ~0 j/ D. v
  89.         }
    & ?. [( n9 z/ S0 O
  90.     }5 \0 e0 M+ b, j" G( M
  91. }( K/ U5 ^9 X0 i, K
  92. //开始温度转换8 C+ g* i. V# X7 ]$ k
  93. void DS18B20_Start(void)
    ; i: [. R; e! {4 U# d. k' x. C
  94. {                              
    : P5 M* R! `( q+ ?* B" h" o
  95.     DS18B20_Rst();     3 P/ U' T9 m; K
  96.   DS18B20_Check();   , M# [+ z/ @" f4 M2 L
  97.     DS18B20_Write_Byte(0xcc);  // skip rom
    $ j4 F8 E6 |1 f
  98.     DS18B20_Write_Byte(0x44);  // convert- G. W! o8 [+ o  G6 ]
  99. } + j; n3 ]' Q' s4 @: G5 F6 x

  100. $ Z" h6 J) D& }- B5 v# G

  101. ) _# d# [, w& H
  102. //初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在& g, O' n6 r' s0 V  I* ?6 m, \
  103. //返回1:不存在
    % i" ]& f! J8 ]% Y/ s1 n9 N
  104. //返回0:存在      
    ! {3 l" u+ K: Q, k% \! l
  105. u8 DS18B20_Init(void)  `5 Y( w- y9 x# a8 {
  106. {3 r3 c: n. @  S( i% i  x
  107.    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    % U) K, _* b1 Z
  108. . k: S. J$ t5 n2 D" k8 N
  109.    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);   //使能PORTG口时钟 , _8 O, S7 B0 P0 u5 \& v
  110. , p2 q2 T% y" F$ G8 ]5 [4 J
  111.    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;        //PORTG.11 推挽输出2 Z; w5 p. M5 [5 p4 ?( A% p. o
  112.    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      
    8 s/ E: F4 j( V. g4 Q
  113.    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    7 j: b  B9 E8 J9 {
  114.    GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
    0 v1 ~1 ]5 X' C$ I; l3 v( `4 W

  115. " @3 x8 ^8 I' G; p; j/ Y5 ^
  116. ! }6 e3 @, H- i
  117.    GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11);    //输出14 N2 g* U! R; U! U% H

  118. ( ?( S% x6 P- I5 u# C8 R$ C# _
  119. 2 J- [6 l' C" {/ Z) u0 U) g. k
  120.   DS18B20_Rst();; Y0 A8 O$ T3 ]. p

  121. $ @" ~4 {$ K7 l, _: T6 U% d

  122. 9 ?  h! T9 `9 `" [3 {7 Z
  123. return DS18B20_Check();
    + j2 J$ G$ V. \  }
  124. }  
    / W  Y9 G% D: ]+ T: x5 A& t
  125. //从ds18b20得到温度值
    5 a$ S! x$ v9 D* a
  126. //精度:0.1C1 x4 V% s! `$ |
  127. //返回值:温度值 (-550~1250) + K: ?2 [3 T! c
  128. short DS18B20_Get_Temp(void)
    $ R$ T: Z3 t% e+ v# p
  129. {
    8 D* Y! m, K! C1 v  m. V
  130.     u8 temp;
    / v9 T" t0 Y: ]" F
  131.     u8 TL,TH;7 M, J/ d; I% d* _$ x
  132. short tem;: P# L# P' d- a- u" {. w
  133.     DS18B20_Start ();        // ds1820 start convert
    - m" N- @8 w3 L. F* B. H: K# Q
  134.     DS18B20_Rst();
    # R6 V+ L* O( \& d
  135.     DS18B20_Check();   
    % \$ J: ?( ]% ^9 N
  136.     DS18B20_Write_Byte(0xcc);  // skip rom4 W' i+ j: H( H8 u4 f4 o
  137.     DS18B20_Write_Byte(0xbe);  // convert      
    * _' S/ ^& t  B+ w) d8 P
  138.     TL=DS18B20_Read_Byte();   // LSB   
    4 m  O; P4 \+ {* X
  139.     TH=DS18B20_Read_Byte();   // MSB  
    8 N$ G( f2 a$ X9 @, D) h  E4 T4 E4 ^
  140. ( m' @5 g) O" W3 S- N' C$ A
  141. if(TH>7)& K# T% }4 ?9 R+ _5 g; K' t! B
  142.     {
    1 C' D- s& B3 C/ Q- N( M6 _/ {
  143.         TH=~TH;4 U$ n% f+ Z1 a1 S* s: o$ x
  144.         TL=~TL;
    0 T( A# L, ^( ^
  145.         temp=0;          //温度为负  0 I7 f- ]9 G3 `+ f, Z
  146.     }else temp=1;        //温度为正        
    . c: i" y2 Z+ d$ z
  147.     tem=TH;           //获得高八位
    9 t  t+ x! e( {
  148.     tem<<=8;    9 s- L+ F' c: _* U3 i. M# B% _
  149.     tem+=TL;          //获得底八位
    " o6 s) G. r7 \5 L1 L
  150.     tem=(float)tem*0.625;    //转换     
      G; n5 u. Z* T
  151. if(temp)return tem;     //返回温度值
    ' s+ @& ^7 N# {! [( B! i( [
  152. else return -tem;    $ ~: m* J- m0 p' t( u3 D
  153. }
复制代码
   DS18B20.h代码:( r: w9 f! H+ b& I! w( F
  1. #ifndef __DS18B20_H
    : z4 n& t, R9 [: t  _
  2. #define __DS18B20_H
    6 p7 u$ |  ?2 J# S% Y! M" U
  3. #include "sys.h"  h0 d' D6 k- w& D, J
  4. : Y# L* a2 M* i! }% Z" W. G. K& m
  5. 6 P, Q2 k: i9 F6 k" l
  6. //IO方向设置
    ) o; F- I9 I- f; I% I5 N
  7. #define DS18B20_IO_IN()  {GPIOG->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG->CRH|=8<<12;}
    / [- L* |) Y4 z% `& O! {* J
  8. #define DS18B20_IO_OUT() {GPIOG->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOG->CRH|=3<<12;}
    . }3 f+ \% _  V6 X+ X) A) Z$ z
  9. //IO操作函数                        
    1 F% ]( l; G* M, ^) K: [: c
  10. #define  DS18B20_DQ_OUT PGout(11) //数据端口  PA0
    : B  k& b* y$ N) X. S0 U2 I0 Y
  11. #define  DS18B20_DQ_IN  PGin(11)  //数据端口  PA0
    & G) Y5 \1 `5 k9 B/ z+ X/ r* K2 c
  12.   E) ~! Z1 F4 t
  13. u8 DS18B20_Init(void);//初始化DS18B20
      c& n. U+ ?# e$ R+ p5 M* B0 n
  14. short DS18B20_Get_Temp(void);//获取温度
    0 o" z1 T" P# F+ |! {6 U2 Z
  15. void DS18B20_Start(void);//开始温度转换- g( ]' ?2 H2 n/ c5 T3 n
  16. void DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
    4 Y# O* e( H4 g
  17. u8 DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
    0 v0 i* @9 X$ s8 v! {+ ], b7 F: t
  18. u8 DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位& J3 K5 p% ~- {1 C; @6 y- Y( z- W, i
  19. u8 DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20
    " u; D  w, h+ _/ k! }* f8 E
  20. void DS18B20_Rst(void);//复位DS18B20   
    9 V: y5 f+ J$ D" p
  21. #endif
复制代码

" T0 U6 n0 ^* V9 C% d
! Z9 k8 j1 ~. h6 r( N

  I" ?) E# @. G9 x0 q- q$ Y, d% f* Y. |) k; v  K
收藏 评论0 发布时间:2021-7-2 11:06

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