EEPW论坛

DS18B20是一款常用的高精度的单总线数字温度测量芯片。具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，因此能得到广泛地运用。本次主要分享基于DS18B20的温度精准采集，我们知道DS18B20是美国DSLIAS公司推出的单总线数字温度传感器，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易匹配处理器等优点。处理器与DS18B20通信只需要一根数据线即可，同时该数据线还可以向挂接的DS18B20供电。DS18B20内部自带A／D转换器，通过内部的温度采集、A／D转换等一系列过程，将温度值以规定的格式转换为数据并输出，用户可以通过一些简单的算法，将数据还原为温度值。其分辨率可以达到12位，满足一般情况下对温度采集的需要。与模拟温度传感器相比，DS18B20省去了信号调理、A/D转换等通道处理电路，从而使得系统线路简单，成本低廉。

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。

精英板上针对温湿度传感接入已经设计专门接口，即板上U4位置。

这里采用一个自购的小模块接入，借助其它废弃的元器件管脚，插入圆形的插座上，然后杜邦线引入。如果有单独的DS18B20元器件，则无需转接。我们知道DS18B20是一款l-wire总线接口的器件，即与外部的处理器通信只有一根线，因此，通信流程就显得稍微复杂，需要用MCU的I/O口软件模拟l-wire的时序。

一线式通讯部分代参考如下：

static uint8_t ds18b20_read_bit(void) { uint8_t data = 0; DS18B20_DQ_OUT(0); delay_us(2); DS18B20_DQ_OUT(1); delay_us(12); if (DS18B20_DQ_IN) { data = 1; } delay_us(50); return data; } /** * @brief 从DS18B20读取一个字节 * @param 无 * @retval 读到的数据 */ static uint8_t ds18b20_read_byte(void) { uint8_t i, b, data = 0; for (i = 0; i < 8; i++) { b = ds18b20_read_bit(); /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */ data |= b << i; /* 填充data的每一位 */ } return data; } /** * @brief 写一个字节到DS18B20 * @param data: 要写入的字节 * @retval 无 */ static void ds18b20_write_byte(uint8_t data) { uint8_t j; for (j = 1; j <= 8; j++) { if (data & 0x01) { 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); } data >>= 1; /* 右移,获取高一位数据 */ } } /** * @brief 开始温度转换 * @param 无 * @retval 无 */ static void ds18b20_start(void) { ds18b20_reset(); ds18b20_check(); ds18b20_write_byte(0xcc); /* skip rom */ ds18b20_write_byte(0x44); /* convert */ } /** * @brief 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在 * @param 无 * @retval 0, 正常 * 1, 不存在/不正常 */ uint8_t ds18b20_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; DS18B20_DQ_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 开启DQ引脚时钟 */ gpio_init_struct.Pin = DS18B20_DQ_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; /* 开漏输出 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */ HAL_GPIO_Init(DS18B20_DQ_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化DS18B20_DQ引脚 */ /* DS18B20_DQ引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */ ds18b20_reset(); return ds18b20_check(); } /** * @brief 从ds18b20得到温度值(精度：0.1C) * @param 无 * @retval 温度值 （-550~1250） * [url=home.php?mod=space&uid=1902110]@NOTE[/url] 返回的温度值放大了10倍. * 实际使用的时候,要除以10才是实际温度. */ short ds18b20_get_temperature(void) { uint8_t flag = 1; /* 默认温度为正数 */ uint8_t TL, TH; short temp; ds18b20_start(); /* ds1820 start convert */ ds18b20_reset(); 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) {/* 温度为负，查看DS18B20的温度表示法与计算机存储正负数据的原理一致： 正数补码为寄存器存储的数据自身，负数补码为寄存器存储值按位取反后+1 所以我们直接取它实际的负数部分，但负数的补码为取反后加一，但考虑到低位可能+1后有进位和代码冗余， 我们这里先暂时没有作+1的处理，这里需要留意 */ TH = ~TH; TL = ~TL; flag = 0; /* 温度为负 */ } temp = TH; /* 获得高八位 */ temp <<= 8; temp += TL; /* 获得底八位 */ /* 转换成实际温度 */ if (flag == 0) { /* 将温度转换成负温度，这里的+1参考前面的说明 */ temp = (double)(temp+1) * 0.625; temp = -temp; } else { temp = (double)temp * 0.625; } return temp; }

int main(void) { uint8_t t = 0; float temp,float_num; short temperature; HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ led_init(); /* 初始化LED */ while (ds18b20_init()) /* DS18B20初始化 */ { printf("DS18B20 Init Error\\r\\n"); delay_ms(200); } printf("DS18B20 OK\\r\\n"); while (1) { if (t % 50 == 0) /* 每200ms读取一次 */ { temperature = ds18b20_get_temperature(); temp = (float)temperature * 0.0625; if (temperature < 0) { printf("采集的温度为：-%.2f\\r\\n",temp); } printf("采集的温度为：%.2f\\r\\n",temp); } delay_ms(4); t++; if (t == 100) { t = 0; LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁 */ } } }

编译完成后，接入JLink调试器，选择JLink调试下载方式，并勾选下载完成后自动重启复位，检查下载算法是否ok。

板上实物接线如下图所示：

连接DS18B20时千万要注意电源的正负极方向，连接后小模块的红色指示灯会被点亮，然后打开串口调试助手，波特率设置115200，打开串口，然后将手指紧贴DS18B20的元器件上，串口打印出的采集温度值则会随之改变。实测采集的温度比较稳定，干扰少，很精准。效果如下视频文件所示：

DS18B20温度采集.zip