代码收藏家技术教程 2022-12-31

STM32与DS18B20温度传感器的完美结合

一、DS18B20介绍

（一）DS18B20技术性能特征

1、独特的单总线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，大大提高了系统的抗干扰性。

2、测温范围 -55°C~+125°C

3、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多会使供电电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

4、工作电源：3.0~5.5V/DC（可以数据线寄生电源）

5、在使用中不需要任何外围元件。

6、测量结果以9~12位数字量方式传送。

（二）DS18B20封装：

连接方式

硬件连接

（三）单总线是一种半双工通信方式。DS18B20共有6种信号：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1。这些信号中除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号，并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。

底层操作

//信号线：PG9
//IO方向设置
#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2)); GPIOG->MODER|=0<<9*2;}//PG9输入模
#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2)); GPIOG->MODER|=1<<9*2;}//PG9输出模
//IO操作
#define  DS18B20_DQ_OUT PGout(9)  //数据端口PG9
#define  DS18B20_DQ_IN  PGin(9)   //数据端口PG9

上面提到，单片机中有五种信号类型是发送给DS18B20，只有一种应答信号是需要DS18B20返回信号的，因此需要设置某个时刻IO口的输入与输出，STM32F4中通过操作MODER寄存器来实现该方式。

二、信号类型详情

1、复位脉冲

单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K的上拉电阻将单总线拉高，延时15~69us，并进入接收模式（Rx），接着DS18B20拉低总线60~240us，以产生低电平应答脉冲。

//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{
  DS18B20_IO_OUT();//设置为输出模式
  DS18B20_DQ_OUT=0;//拉低DQ
  delay_us(750);//拉低750us(至少480us)
  DS18B20_DQ_OUT=1;//DQ=1拉高释放总线
  delay_us(15);//15US
  //进入接收模式，等待应答信号
}

2、应答信号

//等待DS18B20的回应
//返回1；未检测到DS18B20的存在  返回0：存在
u8 DS18B20_Check(void)
{
  u8 retry=0;
  DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT
  while(DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  if(retry>=200) return 1;
  else retry=0;
  while(!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
  {
    retry++;
    delay_us(1);
  }
  if(retry>=240)  return 1;
  return 0;
}

3、写时序

写时序包括写0时序和写1时序，所有写时序至少需要60us，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

//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
  u8 j;
  u8 testb;
  DS18B20_IO_OUT();//设置PA0为输出
  for(j=1;j<=8;j++)
  {
    testb=dat&0x01;
    dat=dat>>1;
    if(testb)//输出高
    {
      DS18B20_DQ_OUT=0;//主机输出低电平
      delay_us(2);//延时2us
      DS18B20_DQ_OUT=1;//释放总线
      delay_us(60);//延时60us
    }
    else//输出低
    {
      DS18B20_DQ_OUT=0;//主机输出高电平
      delay_us(60);//延时60us
      DS18B20_DQ_OUT=1;//释放总线
      delay_us(2);//延时20us
    }
  }
}

4、读时序

单总线器件仅在主机发出读时序使，才向主机传输数据，所以在主机发出读数据命令之后，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。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us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。

//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void)
{
  u8 data;
  DS18B20_IO_OUT();//设置为输出
  DS18B20_DQ_OUT=0;//输出低电平2us
  delay_us(2);
  DS18B20_DQ_OUT=1;//拉高释放总线
  DS18B20_IO_IN();//设置为输入
  delay_us(12);//延时12us
  if(DS18B20_DQ_IN)  data=1;//读取总线数据
  else  data=0;
  delay-us(50);//延时50us
  return data;
}

读取一个字节数据

//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void)//读取一个字节
{
  u8 i,j,dat;
  dat=0;
  for(i=0;i<=8;i++)
  {
    j=DS18B20_Read_Bit();
    dat=(j<<7)|(dat>>1);
  }
  return dat;
}

三、DS18B20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–>发送SKIP ROM命令（0XCC）–>发读存储命令（0XBE）–>连续读出两个字节数据（即温度）–>结束

//从DS18B20得到温度值
//精度：0.1°C
//返回值：温度值（-550~1250）
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
  u8 temp;
  u8 TL,TH;
  short tem;
  DS18B20_Start();//开始温度转换（调用另一个函数）
  DS18B20_Rst();//复位
  DS18B20_Check();
  DS18B20_Write_Byte(0xcc);
  Ds18B20_Write_Byte(0xbe);
  TL=DS18B20_Read-Byte();
  TH=DS18B20_Read_Byte();
  if(TH>7)
  {
   TH=~TH;
   TL=~TL;
   temp=0;//温度为负
  }
  else temp=1;//温度为正
  tem=TH;//获得高八位
  tem<<=8;
  tem+=TL;//获得低八位
  tem=(float)tem*0.625//转换
  if(temp) return  term;//返回温度值
  else retrn -term;
}
//开始温度转换函数
void DS18B20_Start(void)
{
  DS18B20_Rst();
  DS18B20_Check;
  DS18B20_Write_Byte(0xcc);
  DS18B20_Write_Byte(0x44);
}

关于温度转换：