1.DS18B20简介
3 C: D' L+ K+ p6 [% u: y! DDS18B20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
4 c5 y+ M) ~/ @. U, x+ A

& z3 r5 g) o) |$ N$ V5 Z: G' y
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

) g3 a/ _, j) {, v& e6 e) ^, f+ Y; BDS18B20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：


1 }! V9 X1 ~: J2 p! ]2 [0 A$ W
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℃
6 ]+ ^% f* v1 d" Z

- X' q- z; ^9 V& |! n; k
9 Q9 A! p  o8 E. u9 X+ z* K* c0 J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。



⏩ 写时序
  v5 i1 ~5 c$ w. c& ]! m, l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


5 ?$ F1 x6 @7 ]
+ O! S) ]: k0 K! E% }% y+ k. V( j⏩ 读时序
% p# D! M- b1 g0 i# h/ E! G3 V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
8 ~) M! {' V7 V# k
3 I4 e. w' T+ j& h

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
% r% W; Q+ v, K9 @( |, zD1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
0 G1 q4 j) h% Z$ n指示灯D1
+ K* X$ R1 N+ z; vUSART1串口
6 G$ {! c9 C& ]! `" mDS18B20
6 t$ l* S% {- p: N3 ~TIM7（提供us延时）



3.软件设计
! L6 A/ i& E; s7 U. a3.1 STM32CubeMX设置
1 \/ ?$ m! O4 O, I7 p7 p➡️ 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
; j8 V- q6 m% \0 y" y1 C➡️ 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


: f+ ~0 C# [: }, @  t7 L% o
* s# a) k+ U) {1 L➡️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
2 R6 {- S& T. {* D/ \7 @
3.2 MDK-ARM软件编程
➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数

1. void delay_us(uint16_t us){
   . ]- O( o4 E* {- d2 Y0 ?& q" q
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   - f9 `2 e' s, B+ @. S" S
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);                       
   * T, t( \% R$ _9 p! p1 G5 _
7.        
   9 T% a) @# h# A, k2 J
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   
9.     //查询计数器的计数值
   ) `* ]" e: p7 x5 @' I" K6 d$ a
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    
11.   }
    
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

$ h' o( V% C  i  S2 N" Z( l➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h

1. void DS18B20_IO_IN(void){
     b0 F$ N+ s9 `7 e
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   ( H: C& B+ K, e' U4 r; f
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   5 c6 f% e8 c# ~" C' X
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   $ }5 A9 \; j  I/ i: |! s, V1 ^
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   ) e/ o  U4 S+ l: `$ [
7. 
   
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   + n6 r. s( b# |6 ~2 p8 o! c! W* n
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    * w7 s' A  U& ~* g
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    & T  @' E0 _7 N' |/ ?# O( @
14. }
    % K8 r( o7 h& t; G* ^
15. 
    3 ]6 j/ D3 f( E- B, e7 Y
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    * ^4 F7 }7 }. C' s5 N$ d
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
19.   delay_us(750);
    7 V. Z" L8 v, A* p
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
21.   delay_us(15);
    
22. }
    9 O  d: e# ^7 P6 B6 M" L7 S
23.        
    
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    
25.   uint8_t retry = 0;
    
26.   DS18B20_IO_IN();
    9 G  S4 A( ^8 W* b
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    0 {( x$ ~# m: s' H
28.     retry++;
    
29.     delay_us(1);
    5 k5 K2 \* M4 R5 l5 r$ t/ p9 k
30.   }
    6 Q' j# l1 {9 ^( V! F! B* O7 B$ ?
31.        
    
32.   if(retry >= 200)
    + z. E" ?9 G0 m' x: D: }
33.     return 1;
    3 W: H& x& i+ r! T% e6 w5 a
34.   else
    
35.     retry = 0;
    
36.        
    $ R3 ]7 K. ~" _" _
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    $ P* Z1 ]  U3 Z* C
38.     retry++;
    
39.     delay_us(1);
    
40.   }
    4 p9 q4 Q6 R8 \, v3 T) m6 x7 i$ h
41.        
    , E$ R' j8 a% _* }" n
42.   if(retry >= 240)
    % B$ X5 g  H& F# l& M9 c  G
43.     return 1;
    ! [$ p8 h& e) D7 u0 c5 d
44.        
    
45.   return 0;
    # H4 ~  U9 t  l2 [4 O) F  i
46. }
    % u0 S+ o* g+ _
47. 
    ) z, ?5 n: a. T$ g1 y/ s! _
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    
49.   uint8_t data;
    4 H' ~( B' e7 Y6 j: d/ ?5 [" ?
50.   DS18B20_IO_OUT();
    . R% |' @+ h3 Z$ R5 `
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
52.   delay_us(2);
    
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    - F* a3 A1 ?( n3 D9 D  H0 }
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    * W* o; {7 G0 l0 w+ j
56.        
    
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    
58.     data = 1;
    9 t6 x; T" P* H6 p4 |
59.   else
    
60.     data = 0;
    
61.        
    
62.   delay_us(50);
    
63.   return data;
    
64. }
    
65. 
    
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    0 B9 N& O( F2 Z& e& w
67.   uint8_t i,j,data;
    
68.   data = 0;
    : G; i0 U7 i, H9 c" |
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    
72.   }
    0 p& `9 R' T+ [
73.   return data;
    0 i/ L, E2 Z6 j. Q2 R$ R9 o
74. }
    9 @. l) B3 D/ z9 f  T  \/ ^
75. 
    4 l9 O. N; m2 ^: N( _6 B- Q
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    4 K$ Z, P- C/ D' B3 Y
77.   uint8_t j;
    
78.   uint8_t testb;
    9 x5 G4 c1 p4 ?$ T
79.   DS18B20_IO_OUT();
    1 F" ?) z* |, j0 n( {- m
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    5 E: e% `1 |; v( R7 p
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    
83.     if(testb){
    
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    1 g; x. j$ U3 Z# `2 i  h
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
87.       delay_us(60);
    
88.     }else{
    8 O; X' l0 z0 S# D  ?! Z" x# a% t
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    / z/ V% l% p; ~8 Y5 F
90.       delay_us(60);
    
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    1 r! Z4 w" Z; I0 Q( i  @4 @6 [
92.       delay_us(2);
    0 j; `- R9 K: H& H
93.     }
    
94.   }
    , A( c0 v6 E6 k, D3 d) j/ U/ \6 U
95. }
    
96. 
    
97. void DS18B20_Start(void){
    
98.   DS18B20_Rst();
    
99.   DS18B20_Check();
    
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     / O$ ]9 `; `, Q" U1 \! R& v" G
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     2 F2 n1 a! @) G1 y
102. }
     
103. 
     0 h  G+ s$ h8 T5 h6 H. i
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     1 J, B) T# F  @9 u
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     % V5 t0 L/ Y) q- `4 \# L
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     8 \: r; K8 w, c! t& }4 H4 Q# a  @
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     " i- i! _+ p8 c8 H+ n1 v
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     % m0 \* Z! G, K2 r, e& f8 D
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     
111.        
     
112.   DS18B20_Rst();
     
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
     
115. 
     ' k* {1 _8 R( m6 v6 r0 J/ p5 O
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     
117.   uint8_t temp;
     
118.   uint8_t TL,TH;
     ( d, l8 V0 k. F! }+ n/ a
119.   short temperature;
     0 i3 O3 Q( J1 z. u2 a! D
120.        
     
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     0 D* H# F1 y/ j" o% W! ~
123.   DS18B20_Check();
     
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     
126.   TL = DS18B20_Read_Byte();
     
127.   TH = DS18B20_Read_Byte();
     , l$ C) y. t4 D, K3 Y" g
128.        
     
129.   if(TH>7){
     
130.     TH = ~TH;
     8 `3 l. O1 M" h% @' _2 h
131.     TL = ~TL;
     
132.     temp = 0;
     
133.   }else
     
134.     temp = 1;
     
135.        
     0 p$ u8 v1 U/ W& C+ L. w: ~) s
136.   temperature = TH;
     
137.   temperature <<= 8;
       @0 ~  T: h2 Y' {
138.   temperature += TL;
     
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     7 v! O7 y5 k, G4 U3 c  s1 o( ^6 K
140.   if(temperature)
     
141.     return temperature;
     
142.   else
     
143.     return -temperature;
     
144. }

复制代码

➡️ 在main.c文件下编写ds18b20测试代码
# V8 l* M4 g; x) C

1. int main(void){
   
2.   float temperature;
   
3.   HAL_Init();
   ) W  f+ C1 G& B* ]6 v
4.   SystemClock_Config();
   6 D3 A' r1 X( B5 D/ [$ j4 T2 W" ?
5.   MX_GPIO_Init();
   
6.   MX_TIM7_Init();
   ; l# B3 @8 Y4 q$ U8 F$ I9 u& O
7.   MX_USART1_UART_Init();
   4 ]* V+ s. I6 \: G
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   ; f* N9 C& p' z3 p+ h, \* T
9.   while(DS18B20_Init()){
   . r" \7 y2 r" M( j8 ?' l) n
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
    + R- M% R: p' z
15.   while (1){
    
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    7 E( U& X. w& t* h4 Q
17.     if(temperature < 0)
    ; T8 x- O# c" X8 w- W
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    
19.     else
    9 u- _2 t' X' H2 q& x
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    9 @& C0 \- s0 x' x2 ?1 p, K
23.     HAL_Delay(200);
    % j/ [. ]& ~6 C/ o% {) f
24.   }
    + `& R8 N8 E$ I  ^# K5 }
25. }

复制代码

4.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
/ h* o. E5 n9 `
7 v2 M5 O9 e) r

$ u* \+ r0 M/ z; Z
转载自： 嵌入式攻城狮
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" `. r. {6 f. P3 ~