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如何用STM32驱动DS18B20温度传感器实现温度的串口打印显示？

1545 STM32

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2021-11-23 06:32:06　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报无人岛相关推荐 • DS18B20数字温度传感器的驱动过程是怎样的 3242 • DS18B20温度传感器是什么 4314 • DS18B20温度传感器与MCU是如何连接的 2828 • DS18b20传感器读数问题如何解决？ 311 • 可编程温度传感器DS18B20的知识点，总结的太棒了 2590 • NI myrio 读取ds18b20温度传感器。 6502 • 单片机CT107D平台上温度传感器DS18B20怎么使用？ 887 • 请问下怎样去写DS18B20温度传感器的驱动程序？ 796 • 如何获取DS18B20温度传感器数据？ 1443 • 请问STM32F103RCT6读取ds18b20温度后如何实现将温度值发送出去 3430 1个回答

  实验摘要

  本文主要关于如何用STM32系列单片机驱动DS18B20温度传感器实现温度的串口打印显示，本实验中STM32基于HAL库开发。本文全程记录实验过程，手把手教大家基于STM32的DS18B20温度采集实验。
  DS18B20简述

  首先，我们拿到DS18B20之后进行观察。





该器件只有3个引脚，分别为电源端VCC，地GND和数据线DQ。只有一条数据线，说明该器件是单总线器件。单总线器件好处是只占用一个单片机的一个I/O口。
DS18B20通信协议通过查阅DS18B20中文资料获得，该部分将在驱动文件编写部分详细讲解。
  STMCubeMX引脚配置

  本文使用STMCubeMX软件进行引脚和时钟的配置
  芯片选型






本文选择STM32L431RC系列，根据自己的芯片选择。
  引脚和时钟配置






引脚主要配置外部时钟输入输出口，串口通信USART1用于打印温度数据，传感器数据DQ接口（此处使用PA5）。




将HCLK配置为80MHz。





工程管理，设置项目名称和保存路径，选择MDK-ARM V5。





Code Generator中建议勾选Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral,为每个外设生成独立的.c文件。
  生成ARM-MDK工程

  点击GENERATE CODE生成ARM-MDK工程。
  编写DS18B20驱动文件

  新建工程项目组






单击红圈出现




这里可以自行添加文件管理项目结构，清晰明了。这里我们可以在Group新建一个文件夹Hardware用于存放DS18B20的驱动文件。（DS18B20.C和DS18B20.h）
接着在文件夹Hardware中添加DS18B20.C和DS18B20.h
  编写DS18B20.c

/****************************************************************************
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--;
}

主机首先发出一个480-960微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。

做为从器件的DS18B20在一上电后就一直在检测总线上是否有480-960微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待15-60微秒后将总线电平拉低60-240微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

  我们需要配置引脚为输入或输出模式，需要两个函数。
发送复位信号和检测存在脉冲两个函数。
引脚输入输出配置函数参考gpio.c中的void MX_GPIO_Init(void)函数编写。

/****************************************************************************
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_5;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&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_5;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&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;
}
写时序

写周期最少为60微秒，最长不超过120微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在一开始拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的DS18B20则在检测到总线被拉底后等待15微秒然后从15us到45us开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为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);
}
}
}
读时序






/***************************************************************************
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;
}
读取温度

  基本时序操作已经完成，再根据资料中的ROM命令编写DS18B20的启动函数。由于我们只使用一个DS18B20，所以可以直接跳过ROM。

DS18B20的ROM指令集

存储器指令

用到的指令
  [tr]指令名称指令代码[/tr]

跳过ROM	0xCC
温度变换	0x44
读暂存器	0xBE

/***************************************************************************
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_5;
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(uint8_t a){
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;
}

定义三个引脚操作函数。

主程序实现功能
用户包含

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "DS18B20.h"
/* USER CODE END Includes */

函数声明

/* USER CODE BEGIN PFP */
uint8_t DS18B20_Init(void);
short DS18B20_Get_Temperature(void);
/* USER CODE END PFP */

/* USER CODE BEGIN 1 */
float temperature;
/* USER CODE END 1 */

/* USER CODE BEGIN 2 */
  while(DS18B20_Init()){
printf("DS18B20 checked failed!!!rn");
HAL_Delay(500);
}
printf("DS18B20 checked success!!!rn");
  /* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN 3 */
temperature = DS18B20_Get_Temperature();
if(temperature < 0)
printf("temperature = -%.2f degreern",temperature/10);
else
printf("temperature = %.2f degreern",temperature/10);
HAL_Delay(200);}
  /* USER CODE END 3 */

重定向printf函数
在usart.c中添加printf重定向函数，该函数在不同信号芯片可能有不同。

#if 1
#include

int fputc(int ch, FILE *stream)
{
/* 堵塞判断串口是否发送完成 */
while((USART1->ISR & 0X40) == 0);

/* 串口发送完成，将该字符发送 */
USART1->TDR = (uint8_t) ch;

return ch;
}
#endif

包含头文件路径

  单击魔法棒图标




选择C/C++，在include path中添加文件路径。




…>>New(Insert)>>





选择DS18B20.c和DS18B20.h的路径。





  编译项目并下载到硬件中

  连接硬件线路






三条线路，连接之后DS18B20模块电源指示灯亮起。
  检验结果

  烧录程序，并打开串口助手，这里推荐win10应用市场的串口调试助手，可以免费下载。





我们看到温度数据可以被读取出来，可以用手捂一下传感器看温度是否有变化。实验完成！
  总结

  该实验完成了对DS18B20温度传感器的使用，主要重点是对单总线器件通信时序的学习，掌握了单总线器件时序的原理可以帮助我们使用其他的器件。