1.DS18B20简介
4 }. ^* I" S7 a$ q, yDS18B20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


  ^% O( ~* Z/ `% c* y, w4 }: N1 |6 ?
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：
7 V9 c/ R8 N8 Z" P


) Z# C5 u) @5 d7 [. G3 f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℃
' Y4 e$ t% }$ |7 a4 G; R3 V
4 G4 {; a$ R6 u/ l9 n
/ G8 f3 q0 U. m6 ?- I
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
  X! B$ T3 U7 |, M4 d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。
+ a9 Z, Q8 c% J! n9 @8 r9 `


) ^- s- E% ?: n) X" @⏩ 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


2 U7 q6 m' x- W4 K
( m, U. ?% s4 X! @' b⏩ 读时序
% W) i3 @/ g% n5 t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


( g; [( ], i. ^; `; ~% E/ X
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
8 V2 X) ?* C; e8 P; j: hD1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
( @8 E1 |1 h; b# [) F0 `9 b指示灯D1
. C; g+ V6 ]% q4 S2 d: s, H+ PUSART1串口
DS18B20
9 t! m$ ^3 |# @  p7 ]! \TIM7（提供us延时）

" v1 T5 d$ }  ]2 `4 L' C& b
) G! E3 g0 b( r! T& I* U3 V7 r
6 X0 X" b, c* b# j3.软件设计
3.1 STM32CubeMX设置
& }7 f/ s, D8 i* N7 Q$ e' x# ~➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
8 G2 `- x# M* I  v➡️ 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
0 Y) V  D7 W4 L2 t➡️ 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
! }- M/ e3 H5 d' I& t9 c2 e! o➡️ 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
3 ^/ I1 [6 d. V


! J. k. H: s. d4 {, G➡️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
' i, |. C  y  G* {
3.2 MDK-ARM软件编程
8 V& I0 r4 l! t* ?( S➡️ 在tim.c文件下实现微秒延时（us）函数
) J8 N1 Z% N; I( Q# z2 q8 {4 e) D

1. void delay_us(uint16_t us){
     _2 s: G+ \4 R( q* U( R) i8 q% j
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.        
   % |! b$ D" X& U  v( ~2 [0 [; n
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.   }
    6 ?1 d( {( ?- c! c
12.   HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);
    
13. }

复制代码

9 l; g* O" Z) p5 A➡️ 创建按键驱动文件ds18b20.c 和相关头文件ds18b20.h
" s# M- h  d) W! a" ?

1. void DS18B20_IO_IN(void){
   2 K) S9 V. G6 w$ C7 U4 q1 l7 y
2.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   2 l7 {, D' D* Z" H# h/ Z
3.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
   0 x: X' ?9 ~8 o9 Y9 |  r' |
4.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   & u0 h$ v9 {$ {" O: ^) w/ A
5.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
   3 g- q& [7 {3 T8 @' @3 H8 g( u
6. }
   ) h8 b2 j/ V2 N
7. 
   - a3 c" F$ ]' K2 |& x5 k7 d2 v. m* k
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;
    ' l& f. |  D, y9 P4 `
12.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
13.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
14. }
    % [. e+ _9 W) M8 t- F; h# h* V( `" G
15. 
    
16. void DS18B20_Rst(void){
    
17.   DS18B20_IO_OUT();
    3 @3 o' a) e1 o8 i. F2 R
18.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    4 h* t' E  g: M+ @; U: f
19.   delay_us(750);
    
20.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
21.   delay_us(15);
    
22. }
    # w9 t3 u* k2 t9 O& l  a8 w! g
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.        
    / }4 C9 A6 e% R/ ~( o
32.   if(retry >= 200)
    
33.     return 1;
    
34.   else
    
35.     retry = 0;
    * v" i) j# F' X8 z& Y3 P1 \1 Y
36.        
    
37.   while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
    
38.     retry++;
    
39.     delay_us(1);
    
40.   }
    9 c* u$ F' L2 h% G
41.        
    * p7 q' p) U6 v/ c
42.   if(retry >= 240)
    
43.     return 1;
    + u2 \2 @/ p% P  e' a' n0 `
44.        
    
45.   return 0;
    
46. }
    
47. 
    
48. uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
    4 z7 |: H$ F; ^4 L1 [; F/ O9 n
49.   uint8_t data;
    
50.   DS18B20_IO_OUT();
    
51.   DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    % p; m( V' R8 ~) \, w9 C% R. X
52.   delay_us(2);
    5 O' W. i' T/ m& g) B
53.   DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
54.   DS18B20_IO_IN();
    
55.   delay_us(12);
    ) ~& g, z' `* o, l+ c3 j: l% z1 G
56.        
    / E; I3 c. }) J/ V" @* S
57.   if(DS18B20_DQ_IN)
    
58.     data = 1;
    
59.   else
    ) A& }6 G: d/ S1 |  B/ E& r  C' I9 b
60.     data = 0;
    5 P+ }/ u- t  P' m$ m7 j
61.        
    3 y4 T$ u& q2 e: B3 i, g+ q
62.   delay_us(50);
    " p+ e( s2 K0 F. y% h
63.   return data;
    7 @0 }+ e. j6 H3 P+ e2 G0 T
64. }
    
65. 
    
66. uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
    $ [' r  b2 |) r! h; s
67.   uint8_t i,j,data;
    . o. O5 _! _5 n8 C7 s
68.   data = 0;
    2 o2 B; e$ D# h/ x# }- Q
69.   for(i=1;i<=8;i++){
    3 Y( N# ?3 q& Z" u
70.     j = DS18B20_Read_Bit();
    
71.     data = (j<<7)|(data>>1);
    6 z3 n4 o# x9 f# v5 R, B) k3 v; G0 {
72.   }
    
73.   return data;
    , t; O. c$ Q; e, M3 J. n
74. }
    
75. 
    8 {9 b8 r, O- `6 p9 E
76. void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
    
77.   uint8_t j;
    : U) u3 `5 J( Z' W$ S1 U
78.   uint8_t testb;
    / ?( j- j- L! a% D' U5 b. }
79.   DS18B20_IO_OUT();
    
80.   for(j=1;j<=8;j++){
    
81.     testb=data&0x01;
    4 I2 O. M5 ?8 L
82.     data=data>>1;
    
83.     if(testb){
    % F$ @' R5 Q* T8 \. t
84.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
85.       delay_us(2);
    
86.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    # @3 J  P1 a: n1 p: Q, Z
87.       delay_us(60);
    - k$ `" ?3 |4 X& j3 `
88.     }else{
    
89.       DS18B20_DQ_OUT_LOW;
    
90.       delay_us(60);
    " Y  g+ v* i% P3 D
91.       DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
    
92.       delay_us(2);
    # |' x; a: a5 a/ v6 ^2 o* K
93.     }
    
94.   }
    
95. }
    7 }$ u% k) y9 X+ [7 J3 z* Z8 @
96. 
    
97. void DS18B20_Start(void){
    4 B7 c8 S: k2 n, c; ~) d
98.   DS18B20_Rst();
    2 e" Q" W) d) ^) p( J+ s8 q- }; S
99.   DS18B20_Check();
    
100.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     2 r- R' A3 z& c$ @5 Y
101.   DS18B20_Write_Byte(0x44);
     4 Z  s2 ^. F$ _6 Z0 w: c' G9 s& U; n8 f
102. }
     / ~4 m" L: }4 v9 {
103. 
       ?, r% O1 q4 @+ r. ~
104. uint8_t DS18B20_Init(void){
     
105.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
     
106.   GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_11;
     & ~7 g9 K0 \) n% h9 T* u5 Z
107.   GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
     
108.   GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
     * o1 E, g& N* v; Z
109.   GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
     
110.   HAL_GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
     5 L2 W3 A4 n! _0 L) k
111.        
     
112.   DS18B20_Rst();
       o; l; x. O: O: x
113.   return DS18B20_Check();
     
114. }
       o; @+ S6 y% g+ x; g+ R3 z. i
115. 
     ! m0 F. {6 y$ f5 J2 ]  o: `
116. short DS18B20_Get_Temperature(void){
       Q' w2 q8 k2 `# K
117.   uint8_t temp;
     ! Y" ^  S; x+ Q/ U* W9 F# b
118.   uint8_t TL,TH;
     
119.   short temperature;
     
120.        
     ! B  J3 \5 V6 l2 B, f* }
121.   DS18B20_Start();
     
122.   DS18B20_Rst();
     ) V8 T. C8 e1 ^2 N, H
123.   DS18B20_Check();
     * O, a( m' a8 B# J+ N- c
124.   DS18B20_Write_Byte(0xcc);
     
125.   DS18B20_Write_Byte(0xbe);
     ' }* j$ m* K4 @5 A- o. f: i
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
     + S  S9 ^. t) c
134.     temp = 1;
     
135.        
     
136.   temperature = TH;
     
137.   temperature <<= 8;
     , }  j3 @0 f8 I  p8 v$ j% Z+ u
138.   temperature += TL;
     & |1 F- P7 t4 b$ @9 Z( }' O0 _
139.   temperature = (float)temperature*0.625;
     - o8 x2 w( C- \  g
140.   if(temperature)
     
141.     return temperature;
     % e, J1 B) T6 F! S. |5 [
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();
   - W& Q8 i  X# u. g" e' }3 f0 k$ A; q
6.   MX_TIM7_Init();
   
7.   MX_USART1_UART_Init();
   : g  u+ K% p' E; M
8.   /* USER CODE BEGIN 2 */
   , [2 {/ i, \* T8 F/ l5 ~. E* b/ o
9.   while(DS18B20_Init()){
   
10.     printf("DS18B20 checked failed!!!\r\n");
    
11.     HAL_Delay(500);
    5 g* l  d5 u5 ]1 _$ |
12.   }
    
13.   printf("DS18B20 checked success!!!\r\n");
    $ y# P  F- V* W/ k. W6 h
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
    & g& @2 }: |; ^; l- _4 w, _
20.       printf("temperature = %.2f degree\r\n",temperature/10);
    
21.                
    2 t" l4 L9 n( ~/ x: f9 q; C8 i/ F
22.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
    5 U5 E1 M  W: p3 _/ w# _
23.     HAL_Delay(200);
    
24.   }
    - m% M9 t, |5 i3 n  \+ R, W& S- [( w$ y
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



/ j; @5 N8 {' N( O" N" C3 x
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