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標題: DS18B20溫度傳感器電路和軟件代碼STM37F103 [打印本頁]
作者: 好技術致用    時間: 2019-10-12 09:36
標題: DS18B20溫度傳感器電路和軟件代碼STM37F103
DS18B20 是由 DALLAS 半導體公司推出的一種的“一線總線”接口的溫度傳感器。與傳
的熱敏電阻等測溫元件相比，它是一種新型的體積小、適用電壓寬、與微處理器接口簡單的
字化溫度傳感器。一線總線結構具有簡潔且經濟的特點，可使用戶輕松地組建傳感器網絡，
而為測量系統的構建引入全新概念，測量溫度范圍為-55~+125℃ ，精度為±0． 5℃。現場溫
直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。它能直接讀出被測溫度，
且可根據實際要求通過簡單的編程實現 9~l2 位的數字值讀數方式。它工作在 3—5． 5 V 的電
范圍，采用多種封裝形式，從而使系統設計靈活、方便，設定分辨率及用戶設定的報警溫度
儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。其內部結構如圖 35.1.1 所示：
圖 35.1.1 DS18B20 內部結構圖
ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光記好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每
18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的排列是：前 8 位是產品家族碼，接著 48 位是
18B20 的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環冗余校驗碼(CRC=X8+X5 +X4 +1)。 ROM 作
是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可實現一根總線上掛接多個。
所有的單總線器件要求采用嚴格的信號時序，以保證數據的完整性。 DS18B20 共有 6 種信
類型：復位脈沖、應答脈沖、寫 0、寫 1、讀 0 和讀 1。所有這些信號，除了應答脈沖以外，
由主機發出同步信號。并且發送所有的命令和數據都是字節的低位在前。這里我們簡單介紹
幾個信號的時序：
1）復位脈沖和應答脈沖
單總線上的所有通信都是以初始化序列開始。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480
，以產生復位脈沖。接著主機釋放總線， 4.7K 的上拉電阻將單總線拉高，延時 15～60 us，
進入接收模式(Rx)。接著 DS18B20 拉低總線 60~240 us，以產生低電平應答脈沖，
若為低電平，再延時 480 us。
2）寫時序
寫時序包括寫 0 時序和寫 1 時序。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間
少需要 1us 的恢復時間，兩種寫時序均起始于主機拉低總線。寫 1 時序：主機輸出低電平，
時 2us，然后釋放總線，延時 60us。寫 0 時序：主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，
時 2us。
3）讀時序
單總線器件僅在主機發出讀時序時，才向主機傳輸數據，所以，在主機發出讀數據命令后，
須馬上產生讀時序，以便從機能夠傳輸數據。所有讀時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的讀
時序之間至少需要 1us 的恢復時間。每個讀時序都由主機發起，至少拉低總線 1us。主機在讀
時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us 之內采樣總線狀態。典型的讀時序過程為：
主機輸出低電平延時 2us，然后主機轉入輸入模式延時 12us，然后讀取單總線當前的電平，然
后延時 50us。
在了解了單總線時序之后，我們來看看 DS18B20 的典型溫度讀取過程， DS18B20 的典型
溫度讀取過程為：復位發 SKIP ROM 命令（0XCC） 發開始轉換命令（0X44） 延時復
位發送 SKIP ROM 命令（0XCC） 發讀存儲器命令（0XBE） 連續讀出兩個字節數據(即
溫度)結束。
DS18B20 的介紹就到這里，更詳細的介紹，請大家參考 DS18B20 的技術手冊。
35.2 硬件設計
由于開發板上標準配置是沒有 DS18B20 這個傳感器的，只有接口，所以要做本章的實驗，
大家必須找一個 DS18B20 插在預留的 18B20 接口上。
本章實驗功能簡介：開機的時候先檢測是否有 DS18B20 存在，如果沒有，則提示錯誤。
只有在檢測到 DS18B20 之后才開始讀取溫度并顯示在 LCD 上，如果發現了 DS18B20，則程
序每隔 100ms 左右讀取一次數據，并把溫度顯示在 LCD 上。同樣我們也是用 DS0 來指示程序
正在運行。
所要用到的硬件資源如下：
1） 指示燈 DS0
2） TFTLCD 模塊
3） DS18B20 接口
4） DS18B20 溫度傳感器
我們使用的是 STM32的 PG11來連接 U13的 DQ引腳，圖中 U13為 DHT11
（數字溫濕度傳感器）和 DS18B20 共用的一個接口， DHT11 我們將在下一章介紹。
DS18B20 只用到 U6 的 3 個引腳（U6 的 1、 2 和 3 腳），將 DS18B20 傳感器插入到這個上
面就可以通過 STM32 來讀取 DS18B20 的溫度了。
軟件設計

打開我們的 DS18B20 數字溫度傳感器實驗工程可以看到我們添加了 ds18b20.c 文件以及其
頭文件 ds18b20.h 文件，所有 ds18b20 驅動代碼和相關定義都分布在這兩個文件中。
打開 ds18b20.c， 該文件代碼如下：
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"
//復位 DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{
DS18B20_IO_OUT(); //SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低 DQ
delay_us(750); //拉低 750us
DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
delay_us(15); //15US
}
//等待 DS18B20 的回應
//返回 1:未檢測到 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;
}
//從 DS18B20 讀取一個位
//返回值： 1/0
u8 DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit
{
u8 data;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0;
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT
delay_us(12);
if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
else data=0;
delay_us(50);
return data;
}
//從 DS18B20 讀取一個字節
//返回值：讀到的數據
u8 DS18B20_Read_Byte(void) // read one byte
{
u8 i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=DS18B20_Read_Bit();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}
//寫一個字節到 DS18B20
//dat：要寫入的字節
void DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
u8 j;
u8 testb;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT;
for (j=1;j<=8;j++)
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if (testb)
{ DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 1
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(60);
}
else
{ DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 0
delay_us(60);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(2);
}
}
}
//開始溫度轉換
void DS18B20_Start(void)// ds1820 start convert
{
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
}
//初始化 DS18B20 的 IO 口 DQ 同時檢測 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(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); //使能 PG 口時鐘
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PORTG.11 推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11); //輸出 1
DS18B20_Rst();
return DS18B20_Check();
} //從 ds18b20 得到溫度值
//精度： 0.1C
//返回值：溫度值 （-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; //溫度為負
}else temp=1; //溫度為正
tem=TH; //獲得高八位
tem<<=8;
tem+=TL; //獲得底八位
tem=(float)tem*0.625; //轉換
if(temp)return tem; //返回溫度值
else return -tem;
}
該部分代碼就是根據我們前面介紹的單總線操作時序來讀取 DS18B20 的溫度值的，DS18B20
的溫度通過 DS18B20_Get_Temp 函數讀取，該函數的返回值為帶符號的短整形數據，返回值的
范圍為-550~1250，其實就是溫度值擴大了 10 倍。
然后我們打開 ds18b20.h，該文件下面主要是一些 IO 口位帶操作定義以及函數申明，沒有
什么特別需要講解的地方。最后打開 main.c，該文件代碼如下：
int main(void)
{
u8 t=0;
short temperature;
delay_init(); //延時函數初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優先級分組為組 2
uart_init(115200); //串口初始化為 115200
LED_Init(); //初始化與 LED 連接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化 LCD
POINT_COLOR=RED; //設置字體為紅色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DS18B20 TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/16");
while(DS18B20_Init()) //DS18B20 初始化
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 Error");
delay_ms(200);
LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 OK");
POINT_COLOR=BLUE;//設置字體為藍色
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp: . C");
while(1)
{
if(t%10==0) //每 100ms 讀取一次
{
temperature=DS18B20_Get_Temp();
if(temperature<0)
{
LCD_ShowChar(30+40,150,'-',16,0); //顯示負號
temperature=-temperature; //轉為正數
}else LCD_ShowChar(30+40,150,' ',16,0); //去掉負號
LCD_ShowNum(30+40+8,150,temperature/10,2,16); //顯示正數部分
LCD_ShowNum(30+40+32,150,temperature%10,1,16); //顯示小數部分
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
主函數代碼很簡單，一系列初始化之后，就是每 100ms 讀取一次 18B20 的值，然后轉化為
溫度后顯示在 LCD 上
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18B20數字溫度傳感器源代碼.7z (221.62 KB, 下載次數: 8)
作者: admin    時間: 2019-10-12 22:10
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