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
5 x9 d: i  h. T* S
! U7 r: a- Y1 s

& p0 t3 u# _: O' Q2 SROM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

DS18B20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：
& z7 ]3 t/ s  i* L" u& }1 ~
( |5 V9 `/ H+ N6 v0 A
0 u' a3 Z1 _+ |' h, g3 s4 Q
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℃



" g. X: Y0 p) [* t: C& y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：
2 S6 T9 J8 x. ^/ ]⏩ 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。

6 i, S$ K. L* P; n3 Q, }2 M

8 [. y5 X, l" p1 S⏩ 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


9 {; @3 x/ V2 w% H3 F/ H$ X
/ O  V0 g! ^( Z) B⏩ 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

5 t0 y2 Q  T$ V

# e. o2 d* @; o+ ]0 YDS18B20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
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
USART1串口
! [" V! U% L9 u  L5 P) M: iDS18B20
TIM7（提供us延时）

( p2 v% ]3 Z; h# ^
. j( f; s! _  d, w$ x. t; Q  V( [. F
3.软件设计
3.1 STM32CubeMX设置
➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
) `0 u1 Q4 h7 x6 I: ?8 }( ~+ B➡️ 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
$ P2 h+ x3 c& u4 D* }➡️ PG11设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速
6 c" Y- B4 r$ \! p3 a➡️ 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

; ^+ o/ z" w4 k& Y' o( u0 f

4 v) G( Q% Z7 ]# Q  i( {➡️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
8 ?& g3 Z- \: P$ E& E2 S1 O8 `
3.2 MDK-ARM软件编程
➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
+ V  r7 q1 A! o& j5 V) B0 p

1. void delay_us(uint16_t us){
   / k+ g( \1 d" u6 j5 w' j
2.   uint16_t differ = 0xffff-us-5;
   
3.   //设定TIM7计数器起始值                               
   ' U/ u& {/ o( C# B4 ]2 ?' F  B
4.   __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,differ);       
   8 a* |+ ?, C) [" K# }) b( w* I
5.   //启动定时器
   ! v0 h) \$ x4 t, O
6.   HAL_TIM_Base_Start(&htim7);                       
   / T8 }0 P6 }  e5 @3 A1 a9 v6 ?
7.        
   
8.   while(differ < 0xffff-5){   //判断
   
9.     //查询计数器的计数值
   
10.     differ = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim7);               
    
11.   }
    - L) K9 ~0 m8 B+ w  O
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

, Q( z4 j: J) c➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h
9 L# o8 ?% f) ]- e

1. void DS18B20_IO_IN(void){
   , r0 ^% m" R7 e
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   5 G! ?- _9 r$ {: ^, P6 r# Q
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   6 k5 E& T6 E: W
7. 
     h6 o# }# X1 c' d% |
8. void DS18B20_IO_OUT(void){
   ) u/ H8 l, }% V6 m; a% r
9.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   3 S9 \! F+ b) Y# p4 _$ D, m
10.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
    
11.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    / \4 q0 {  R, A6 W9 B+ Y4 E
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    6 A0 J/ I9 Y: F: X5 O8 g
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    
15. 
    / @: |# b6 p# a
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    6 w9 l4 W) Y$ K2 n
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
19.   delay_us(750);
    
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    5 b! m  f2 R" p1 n
21.   delay_us(15);
    & A1 U+ `+ X8 R/ M7 L
22. }
    9 D' M; ^, [6 M8 j# C: q) O
23.        
    6 h2 \9 g7 D& P2 U* Y
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    
25.   uint8_t retry = 0;
    
26.   DS18B20_IO_IN();
    
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    3 A+ f% z; n: v( J7 d
28.     retry++;
    0 O8 M) Y. P, ~4 a
29.     delay_us(1);
    
30.   }
    " h( p2 o+ g0 M9 D  O. F. g
31.        
    
32.   if(retry >= 200)
    6 A5 F' f/ t( v) L2 f6 h1 F
33.     return 1;
    
34.   else
    
35.     retry = 0;
    ) n. _& J3 \( K
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    + F  k' E; P. W3 {6 R2 ]
38.     retry++;
    
39.     delay_us(1);
    
40.   }
    
41.        
    . T1 b, B- k( R/ T
42.   if(retry >= 240)
    
43.     return 1;
      h, M1 ?  t% ?5 A
44.        
    1 p8 W: x) Z% p9 a5 H
45.   return 0;
    
46. }
    % i) R( Q+ f% r; L; c
47. 
    
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    
49.   uint8_t data;
    
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
52.   delay_us(2);
    
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    $ l" g* k9 t3 B1 I1 ]/ r* z) E5 i
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    
56.        
    
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    5 h/ \. |' T+ O# ]+ |! r- q9 |, i2 r
58.     data = 1;
    
59.   else
    6 Z0 A" M" t% N4 ~: H! X5 x
60.     data = 0;
    ; T) H- N* ^1 b' x' V" {1 G
61.        
    
62.   delay_us(50);
    % C1 z% H/ n2 a% A
63.   return data;
    " `* d+ V% O& C- r; I
64. }
    + [. O. z6 ?9 z7 @: o; A3 ~$ }& E
65. 
    6 k1 ^7 i" y3 I) e# a" x. ^+ X  }
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    # H1 n8 a$ c) I% Y1 z
67.   uint8_t i,j,data;
    
68.   data = 0;
    : p/ r: u9 f: j( ]
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    6 G' [: |0 r8 O
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    0 H! _: S/ P1 c& C4 U
72.   }
    
73.   return data;
    
74. }
    8 t/ B  o2 J- z$ {" ]  t
75. 
    . w8 F* a& }9 D: I+ m' t, B6 x
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    
77.   uint8_t j;
    
78.   uint8_t testb;
    - N  p- @, z( {" B7 h5 h% o
79.   DS18B20_IO_OUT();
    5 B3 }0 U( m: h* c/ s) T
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    " z* l2 b; j; Q  Q& L
83.     if(testb){
    ' r6 G9 g5 O5 S
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
85.       delay_us(2);
    3 u0 X0 y9 V& ~2 k& k
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    2 _% h$ N4 ^# S, P) k) x
87.       delay_us(60);
    % c- j: R. b% y9 X3 X
88.     }else{
    3 I( |. I0 R5 [1 I
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
90.       delay_us(60);
    
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
92.       delay_us(2);
    % w  I& K- I9 J; M
93.     }
    + y  G8 {8 f: {$ T. g
94.   }
    
95. }
    * r8 d' Z4 t1 c
96. 
    ! k. |) {( u# e+ {' @
97. void DS18B20_Start(void){
    
98.   DS18B20_Rst();
    
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;
     
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     # n; k. g8 N. A0 W
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     8 \$ w9 q$ h" y$ l% y9 w8 V  k
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     5 w6 j5 {8 t# W9 l8 ~
111.        
     
112.   DS18B20_Rst();
     
113.   return DS18B20_Check();
     1 x( a$ m8 ]% k
114. }
     
115. 
     : p( A, k- L5 t3 Q$ ^9 k( ^' T
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     
117.   uint8_t temp;
     / G6 ?2 c+ ]$ Q  X) O; `( R$ a& t
118.   uint8_t TL,TH;
     
119.   short temperature;
     
120.        
     
121.   DS18B20_Start();
     0 B" C! i" {' H+ c1 u
122.   DS18B20_Rst();
     / L' C0 N  f5 r* \& V
123.   DS18B20_Check();
     . d; q; q2 X# r' O
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     7 l) A, [$ a& ~/ l$ O' s! z0 v- s
126.   TL = DS18B20_Read_Byte();
     
127.   TH = DS18B20_Read_Byte();
     
128.        
     
129.   if(TH>7){
     # U, a$ Y6 _) h
130.     TH = ~TH;
     
131.     TL = ~TL;
     % V2 P' T3 ~7 ?" z; F1 n0 y
132.     temp = 0;
     
133.   }else
       ^# Y* J/ G1 @' N9 @
134.     temp = 1;
     
135.        
     
136.   temperature = TH;
     ' `. G* y! R) q5 w
137.   temperature <<= 8;
     " m$ w3 j2 M* ?" m
138.   temperature += TL;
     2 {" h# a! c8 P( }9 F( K2 {6 t
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     ; m% N# J) S+ T+ Q
140.   if(temperature)
     * _+ G6 K9 j6 i& M/ B  @- D
141.     return temperature;
     7 f% Y4 `/ p8 I: t- m  O0 `) k# o
142.   else
     ( V! f4 D/ v6 U; o& V2 O! ?
143.     return -temperature;
     
144. }

复制代码

) s' z8 k3 h3 i$ `➡️ 在main.c文件下编写ds18b20测试代码
1 M& v; S7 ]7 J8 @7 h# k4 o  ~

1. int main(void){
   
2.   float temperature;
   
3.   HAL_Init();
   
4.   SystemClock_Config();
   
5.   MX_GPIO_Init();
   ) o# V+ |. I+ s3 w  h# B' A5 I
6.   MX_TIM7_Init();
   
7.   MX_USART1_UART_Init();
   
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   0 R4 V+ m( s' n9 E1 C
9.   while(DS18B20_Init()){
   7 D' w0 L0 k7 ], U* g5 x" R* E
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    - s/ n6 M) N  M" K8 A# h
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
    
15.   while (1){
    9 a- c6 }* w% N9 D: B; b; A: J5 L
16.     temperature = DS18B20_Get_Temperature();
    % ^- i+ x( B& h! _
17.     if(temperature < 0)
    2 }) D0 @9 e8 `3 j3 ~
18.       printf("temperature = -%.2f degree\r\n",temperature/10);
    
19.     else
    5 j/ h! X7 N! v2 I6 h8 H
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    . b& |1 F9 ]/ L! B+ C4 R( \
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    6 G8 a0 x  H* F8 B  M0 ^, J
23.     HAL_Delay(200);
    
24.   }
    ( n) }- Z; s* n
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


4 y5 W3 M9 X$ E1 J& ?
' D9 J, \. z3 d# e! w0 E5 X( k
转载自： 嵌入式攻城狮
# I! Y3 |9 n+ @2 s. V1 z如有侵权请联系删除
$ v; M1 `# P# N& w* C! U9 `7 b$ j
/ O* X5 t9 C1 b6 a$ i" c
2 k7 ?2 ^: M" ]" b' S9 h6 \& C