DS18B20温度传感器详解（STM32）

目录

一、介绍

二、传感器原理

1.原理图

2.工作时序

3.工作原理：复位脉冲与应答脉冲

4.工作原理：写时序

5.工作原理：读时序

6.工作原理：DS18B20读取的数据格式

7.工作原理：DS18B20配置步骤

三、程序设计

main.c文件

ds18b20.h文件

ds18b20.c文件

四、实验效果

五、资料获取

项目分享

---

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。

以下是DS18B20温度传感器的参数：

|----------|-------------|
| 供电电压 | DC：5V |
| 工作范围(温度) | -55~+125℃ |
| 通信接口 | 1-Wire（单总线） |
| 温度精度 | ±0.5℃ |
| 分辨率调整范围 | 9~12位 |
| 主要芯片 | 18B20温度传感器 |
| | |

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DS18B20温度传感器详解（STM32）

（资料分享见文末）

二、传感器原理

1.原理图

单总线上必须有一个上拉电阻（R1）以实现单总线闲置时，其处于高电平状态，也可配置为开漏模式

引脚描述

|------|--------|
| 引脚名称 | 描述 |
| VCC | 供给电压5V |
| GND | 地线 |
| I/O | 数字信号线 |

2.工作时序

单总线是一种半双工通信方式，DS18B20共有6种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。所有这些信号，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。

3.工作原理：复位脉冲与应答脉冲

4.工作原理：写时序

5.工作原理：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。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态

6.工作原理：DS18B20读取的数据格式

7.工作原理：DS18B20配置步骤

三、程序设计

1.使用STM32F103C8T6读取DS18B20温度传感器采集的数据，通过串口发送至电脑

2.将读取得到的温湿度数据同时在OLED上显示

|----------|------|
| DS18B20 | PA6 |
| OLED_SCL | PB11 |
| OLED_SDA | PB10 |
| 串口 | 串口1 |

main.c文件

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"	 
#include "OLED.h"
#include "ds18b20.h"
#include "string.h" 	

/*****************辰哥单片机设计******************
											STM32
 * 项目			:	DS18B20数字温度传感器读取实验                   
 * 版本			: V1.0
 * 日期			: 2024.8.13
 * MCU			:	STM32F103C8T6
 * 接口			:	见ds18b20.h							
 * BILIBILI	:	辰哥单片机设计
 * CSDN			:	辰哥单片机设计
 * 作者			:	辰哥

**********************BEGIN***********************/

int main(void)
{	
	unsigned char p[16]=" ";

	short temperature = 0; 				//温度值
	delay_init(72);	  
  LED_Init();		  				//初始化与控制设备连接的硬件接口
	OLED_Init();					//OLED初始化
	delay_ms(50);
	OLED_Clear();						//清屏
	//显示"温度："
	OLED_ShowChinese(0,0,0,16,1);
	OLED_ShowChinese(16,0,1,16,1);
	OLED_ShowChar(40,0,':',16,1);

	while(DS18B20_Init())	//DS18B20初始化	
	{
		OLED_ShowString(0,0,"DS18B20 Error",16,1);
		delay_ms(200);
		OLED_ShowString(60,0,"        " ,16,1);	
		delay_ms(200);
	}
	delay_ms(1000);
	USART1_Config();//串口初始化
	
 	while(1)
	{	

			temperature=DS18B20_Get_Temp();	//读取温度

			printf("T:%4.1f \r\n",(float)temperature/10);	//串口发送出去
			sprintf((char*)p,"%4.1f    ",(float)temperature/10);
			OLED_ShowString(60,0,p ,16,1);
		
//			OLED_ShowChar(60,16,temperature/100+'0',16,1);
//			OLED_ShowChar(68,16,temperature%100/10+'0',16,1);
//			OLED_ShowChar(76,16,'.',16,1);
//			OLED_ShowChar(84,16,temperature%10+'0',16,1);
		
			delay_ms(100);
	}	
}

ds18b20.h文件

#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H 
#include "sys.h"   

/*****************辰哥单片机设计******************
											STM32
 * 文件			:	DS18B20数字温度传感器h文件                   
 * 版本			: V1.0
 * 日期			: 2024.8.13
 * MCU			:	STM32F103C8T6
 * 接口			:	见代码							
 * BILIBILI	:	辰哥单片机设计
 * CSDN			:	辰哥单片机设计
 * 作者			:	辰哥

**********************BEGIN***********************/

/***************根据自己需求更改****************/
//DS18B20引脚宏定义						

#define DS18B20_GPIO_PORT		GPIOA
#define DS18B20_GPIO_PIN		GPIO_Pin_6
#define DS18B20_GPIO_CLK   	RCC_APB2Periph_GPIOA

/*********************END**********************/
//输出状态定义
#define OUT 1
#define IN  0

//控制DS18B20引脚输出高低电平
#define DS18B20_Low  GPIO_ResetBits(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN)
#define DS18B20_High GPIO_SetBits(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN)		
		
u8 DS18B20_Init(void);//初始化DS18B20
short DS18B20_Get_Temp(void);//获取温度
void DS18B20_Start(void);//开始温度转换
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
u8 DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8 DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位
void DS18B20_Mode(u8 mode);//DS18B20引脚输出模式控制
u8 DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20
void DS18B20_Rst(void);//复位DS18B20   

#endif

ds18b20.c文件

#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"	

/*****************辰哥单片机设计******************
											STM32
 * 文件			:	DS18B20数字温度传感器c文件                   
 * 版本			: V1.0
 * 日期			: 2024.8.13
 * MCU			:	STM32F103C8T6
 * 接口			:	见DS18B20.h文件							
 * BILIBILI	:	辰哥单片机设计
 * CSDN			:	辰哥单片机设计
 * 作者			:	辰哥

**********************BEGIN***********************/			

void DS18B20_Rst(void)	   
{                 
		DS18B20_Mode(OUT); 	//SET OUTPUT
    DS18B20_Low; 				//拉低DQ
    delay_us(750);    	//拉低750us
    DS18B20_High; 			//DQ=1 
		delay_us(15);     	//15US
}
//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_Mode(IN);	//SET  INPUT	 
    while (GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN)&&retry<200)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};	 
	if(retry>=200)return 1;
	else retry=0;
    while (!GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN)&&retry<240)
	{
		retry++;
		delay_us(1);
	};
	if(retry>=240)return 1;	    
	return 0;
}
//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void) 	 
{
    u8 data;
	DS18B20_Mode(OUT);	//SET OUTPUT
    DS18B20_Low; 
	delay_us(2);
    DS18B20_High; 
	DS18B20_Mode(IN);	//SET INPUT
	delay_us(12);
	if(GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN))data=1;
    else data=0;	 
    delay_us(50);           
    return data;
}
//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8 DS18B20_Read_Byte(void)     
{        
    u8 i,j,dat;
    dat=0;
	for (i=1;i<=8;i++) 
	{
        j=DS18B20_Read_Bit();
        dat=(j<<7)|(dat>>1);
    }						    
    return dat;
}
//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_Mode(OUT);	//SET OUTPUT;
    for (j=1;j<=8;j++) 
	{
        testb=dat&0x01;
        dat=dat>>1;
        if (testb) 
        {
            DS18B20_Low;	// Write 1
            delay_us(2);                            
            DS18B20_High;
            delay_us(60);             
        }
        else 
        {
            DS18B20_Low;	// Write 0
            delay_us(60);             
            DS18B20_High;
            delay_us(2);                          
        }
    }
}
//开始温度转换
void DS18B20_Start(void) 
{   						               
    DS18B20_Rst();	   
		DS18B20_Check();	 
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);	// skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0x44);	// convert
} 

//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在    	 
u8 DS18B20_Init(void)
{
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(DS18B20_GPIO_CLK, ENABLE);	 //使能PORTA口时钟 
	
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_GPIO_PIN;				//PORTA.6 推挽输出
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		  
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(DS18B20_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

 	GPIO_SetBits(DS18B20_GPIO_PORT,DS18B20_GPIO_PIN);    //输出1

	DS18B20_Rst();

	return DS18B20_Check();
}  
//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250） 
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
    u8 temp;
    u8 TL,TH;
	short tem;
    DS18B20_Start ();  			// ds1820 start convert
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Check();	 
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);	// skip rom
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);	// convert	    
    TL=DS18B20_Read_Byte(); 	// LSB   
    TH=DS18B20_Read_Byte(); 	// MSB  
	    	  
    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;					//获得底八位
    tem=(float)tem*0.625;		//转换     
	if(temp)return tem; 		//返回温度值
	else return -tem;    
}

void DS18B20_Mode(u8 mode)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(DS18B20_GPIO_CLK, ENABLE);	 //使能PORTA口时钟
	
	if(mode)
	{
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_GPIO_PIN;
		GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	}
	else
	{
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  DS18B20_GPIO_PIN;
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	}
	GPIO_Init(DS18B20_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

四、实验效果

五、资料获取

项目分享