DS18B20温度传感器（STM32）

news2024/12/19 0:26:44

一、介绍

DS18B20是一种常见的数字型温度传感器，具备独特的单总线接口方式。其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出，相比较于模拟温度传感器，具有功能强大、硬件简单、易扩展、抗干扰性强等特点。
在这里插入图片描述

传感器参数

测温范围为-55℃到+125℃，在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°。

返回16位二进制温度数值

主机和从机通信使用单总线，即使用单线进行数据的发送和接收

在使用中不需要任何外围元件，独立芯片即可完成工作。

掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

每个DS18B20都有独立唯一的64位-ID，此特性决定了它可以将任意多的DS18b20挂载到一根总线上，通过ROM搜索读取相应DS18B20的温度值

宽电压供电，电压2.5V~5.5V

DS18B20返回的16位二进制数代表此刻探测的温度值，其高五位代表正负。如果高五位全部为1，则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0，则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值，将其转换为十进制数值之后，再乘以0.0625即可获得此时的温度值。

传感器引脚及原理图

DS18B20传感器的引脚及封装图如下:
在这里插入图片描述
DS18B20一共有三个引脚，分别是：

GND：电源地线
DQ：数字信号输入／输出端。
VDD：外接供电电源输入端。
在这里插入图片描述

程序设计

将读取得到的温湿度数据同时在OLED上显示
DS18B20.C



#include "ds18b20.h"

/****************************************************************************
函数名：delay_us
功能：微秒级延时
输入：延时数据
输出：无
返回值：无
备注：
****************************************************************************/
void delay_us(uint32_t time)
{
  time *= 10;
	while(time)
		time--;
}


/****************************************************************************
函数名：DS18B20_IO_IN
功能：使DS18B20_DQ引脚变为输入模式
输入：无
输出：无
返回值：无
备注：DQ引脚为PA5
****************************************************************************/
void DS18B20_IO_IN(void){
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}


/****************************************************************************
函数名：DS18B20_IO_OUT
功能：使DS18B20_DQ引脚变为推挽输出模式
输入：无
输出：无
返回值：无
备注：DQ引脚为PA5
****************************************************************************/
void DS18B20_IO_OUT(void){
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}


/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Rst
功  能：发送复位信号
输  入: 无
输  出：无
返回值：无
备  注：
***************************************************************************/
void DS18B20_Rst(void){
	DS18B20_IO_OUT();//引脚输出模式
	
	//拉低总线并延时750us
	DS18B20_DQ_OUT_LOW;
	delay_us(750);     
	
	//释放总线为高电平并延时等待15~60us
	DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
	delay_us(15);
}
	

/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Check
功  能：检测DS18B20返回的存在脉冲
输  入: 无
输  出：无
返回值：0:成功  1：失败   2:释放总线失败
备  注：
***************************************************************************/
uint8_t DS18B20_Check(void){
	//定义一个脉冲持续时间
	uint8_t retry = 0;
	//引脚设为输入模式
	DS18B20_IO_IN();
	while(DS18B20_DQ_IN && retry < 200){
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	
	if(retry >= 200)
		return 1;
	else
		retry = 0;
	
	//判断DS18B20是否释放总线
	while(!DS18B20_DQ_IN && retry < 240){
		retry++;
		delay_us(1);
	}
	
	if(retry >= 240)
		return 2;
	
	return 0;
}


/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Write_Byte
功  能：向DS18B20写一个字节
输  入: 要写入的字节
输  出：无
返回值：无
备  注：
***************************************************************************/
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t data){
	uint8_t j;
	uint8_t databit;
	DS18B20_IO_OUT();
	for(j=1;j<=8;j++){
		databit=data&0x01;//取数据最低位
		data=data>>1;     //右移一位
		if(databit){      //当前位写1
			DS18B20_DQ_OUT_LOW;
			delay_us(2);
			DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
			delay_us(60);
		}else{          //当前位写0
			DS18B20_DQ_OUT_LOW;
			delay_us(60);
			DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
			delay_us(2);
		}
	}
}

/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Read_Bit
功  能：向DS18B20读一个位
输  入: 无
输  出：无
返回值：读入数据
备  注：
***************************************************************************/
uint8_t DS18B20_Read_Bit(void){
	uint8_t data;
	DS18B20_IO_OUT();
	DS18B20_DQ_OUT_LOW;
	delay_us(2);
	DS18B20_DQ_OUT_HIGH;
	DS18B20_IO_IN();
	delay_us(12);
	
	if(DS18B20_DQ_IN)
		data = 1;
	else
		data = 0;
	
	delay_us(50);
	return data;
}


/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Read_Byte
功  能：向DS18B20读一个字节
输  入: 无
输  出：无
返回值：读入数据
备  注：
***************************************************************************/
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void){
	uint8_t i,j,data;
	data = 0;
	for(i=1;i<=8;i++){
		j = DS18B20_Read_Bit();
		data = (j<<7)|(data>>1);
		/*j=0或1，j<<7=0x00或0x80，和data右移一位相或，即把1/0写入最高位，下次再往右移位*/
	}
	return data;
}

/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Start
功  能：DS18B20开启
输  入: 无
输  出：无
返回值：无
备  注：
***************************************************************************/
void DS18B20_Start(void){
	DS18B20_Rst();
	DS18B20_Check();
	DS18B20_Write_Byte(0xcc);//跳过ROM
	DS18B20_Write_Byte(0x44);//温度变换命令
}
/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Init
功  能：DS18B20初始化
输  入: 无
输  出：无
返回值：无
备  注：
***************************************************************************/
uint8_t DS18B20_Init(void){
	//引脚初始化
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;
	GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
	GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_PULLUP;
	GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	DS18B20_Rst();
	return DS18B20_Check();
}

/***************************************************************************
函数名：DS18B20_Read_Temperature
功  能：读取一次温度
输  入: 无
输  出：无
返回值：读取到的温度数据
备  注：适用于总线上只有一个DS18B20的情况
***************************************************************************/
short DS18B20_Get_Temperature(void){
	uint8_t temp;
	uint8_t TL,TH;
	short temperature;
	
	DS18B20_Start();
	DS18B20_Rst();
	DS18B20_Check();
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);//跳过ROM
	DS18B20_Write_Byte(0xbe);//读暂存器
	TL = DS18B20_Read_Byte();//低八位
	TH = DS18B20_Read_Byte();//高八位
	
	//判断温度值是否为负数
	if(TH>0x70){
		TH = ~TH;
		TL = ~TL;
		temp = 0;
	}else
		temp = 1;
	
	temperature = TH;
	temperature <<= 8;
	temperature += TL;
	temperature = (float)temperature*0.625;
	if(temperature)
		return temperature;
	else
		return -temperature;
}

DS18B20.H

#ifndef __DS18B20_H__
#define __DS18B20_H__

#include "main.h"


#define DQ_GPIO_Port GPIOB
#define DQ_Pin GPIO_PIN_9


#define  DS18B20_DQ_OUT_HIGH       HAL_GPIO_WritePin(DQ_GPIO_Port, DQ_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define  DS18B20_DQ_OUT_LOW        HAL_GPIO_WritePin(DQ_GPIO_Port, DQ_Pin, GPIO_PIN_RESET)
#define  DS18B20_DQ_IN             HAL_GPIO_ReadPin(DQ_GPIO_Port, DQ_Pin)



uint8_t DS18B20_Init(void);
short DS18B20_Get_Temperature(void);


#endif

main.c

tem = DS18B20_Get_Temperature();
		sprintf(text,"temp=:%f ",(tem/10));
		OLED_ShowString(3,1,text);

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