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



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

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：



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℃



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
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



⏩ 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



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
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
DS18B20
TIM7（提供us延时）



3.软件设计
3.1 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
➡️ 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
➡️ 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



➡️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

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){
   
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.        
   
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.   }
    
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

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➡️ 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;
   
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   
6. }
   
7. 
   
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;
    
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    
15. 
    
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
19.   delay_us(750);
    
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
21.   delay_us(15);
    
22. }
    
23.        
    
24. uint8_t DS18B20_Check(void){
    
25.   uint8_t retry = 0;
    
26.   DS18B20_IO_IN();
    
27.   while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
    
28.     retry++;
    
29.     delay_us(1);
    
30.   }
    
31.        
    
32.   if(retry >= 200)
    
33.     return 1;
    
34.   else
    
35.     retry = 0;
    
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    
38.     retry++;
    
39.     delay_us(1);
    
40.   }
    
41.        
    
42.   if(retry >= 240)
    
43.     return 1;
    
44.        
    
45.   return 0;
    
46. }
    
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;
    
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    
56.        
    
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    
58.     data = 1;
    
59.   else
    
60.     data = 0;
    
61.        
    
62.   delay_us(50);
    
63.   return data;
    
64. }
    
65. 
    
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    
67.   uint8_t i,j,data;
    
68.   data = 0;
    
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    
72.   }
    
73.   return data;
    
74. }
    
75. 
    
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    
77.   uint8_t j;
    
78.   uint8_t testb;
    
79.   DS18B20_IO_OUT();
    
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    
81.     testb=data&0x01;
    
82.     data=data>>1;
    
83.     if(testb){
    
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
87.       delay_us(60);
    
88.     }else{
    
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
90.       delay_us(60);
    
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
92.       delay_us(2);
    
93.     }
    
94.   }
    
95. }
    
96. 
    
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;
     
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     
111.        
     
112.   DS18B20_Rst();
     
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
     
115. 
     
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
     
117.   uint8_t temp;
     
118.   uint8_t TL,TH;
     
119.   short temperature;
     
120.        
     
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     
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;
     
131.     TL = ~TL;
     
132.     temp = 0;
     
133.   }else
     
134.     temp = 1;
     
135.        
     
136.   temperature = TH;
     
137.   temperature <<= 8;
     
138.   temperature += TL;
     
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     
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

1. int main(void){
   
2.   float temperature;
   
3.   HAL_Init();
   
4.   SystemClock_Config();
   
5.   MX_GPIO_Init();
   
6.   MX_TIM7_Init();
   
7.   MX_USART1_UART_Init();
   
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    
14.   /* USER CODE END 2 */
    
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);
    
21.                
    
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    
23.     HAL_Delay(200);
    
24.   }
    
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




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