STM32F407开发板DS18B20应用案例

【1】DS18B20介绍

DS18B20是一种数字温度传感器，由Maxim Integrated公司生产。它采用单总线接口，能够在广泛的温度范围内测量温度，并通过数字方式输出温度值，具有较高的精度和稳定性。

以下是DS18B20温度传感器的主要特点和操作时序：

（1）特点：

• 单总线接口：DS18B20使用单一的数据线进行通信，简化了连接和控制。
• 高精度测量：具有12位的温度分辨率，可测量范围为-55°C至+125°C。
• 数字输出：温度值以二进制形式传输，便于处理和解析。
• 内部存储：传感器可内部存储温度数据和配置信息。
• 低功耗：在非活动状态下，传感器可以进入睡眠模式以降低功耗消耗。

（2）操作时序： DS18B20的操作时序包括复位、写入指令、读取温度等过程。下面是DS18B20的基本操作时序：

a. 复位：

• 主机拉低数据线，持续至少480μs作为复位信号。
• 主机释放数据线，等待15μs以上。

b. 发送指令：

• 主机发出写入指令（如跳过ROM指令或匹配ROM指令）。
• 指令由主机通过数据线逐位发送，每位的有效时间为60μs。

c. 读取温度：

• 主机发出读取温度指令。
• 传感器将温度数据以序列的形式发送给主机，每位的有效时间为60μs。
• 主机在接收到所有数据后，需提供适当的延迟时间进行解析和处理。

【2】硬件连线说明

STM32F407开发板DS18B20应用案例

开发板硬件连接：

【3】源代码

在工程中添加ds18b20.c和ds18b20.h文件。

DS18B20代码如下：

#include "ds18b20.h"

/*
函数功能：DS18b20IO口初始化
硬件连接：PG9
复用表示自动输出数据
通用表示手动输出数据
*/
void DS18B20_Init(void)
{
		/*1. 开时钟*/
	  RCC->AHB1ENR|=1<<6;//使能PORTG时钟
		
		/*2. 初始化IO模式*/
		DS18B20_OUTPUT();	
}


/*
函数功能：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_INPUT()   //设置DS18B20输入模式
  while(DS18B20_IN&&retry<200)
	{
		retry++;
		DelayUs(1);
	};	 
	if(retry>=200)return 1;
	else retry=0;
  while(!DS18B20_IN&&retry<240)
	{
		retry++;
		DelayUs(1);
	};
	if(retry>=240)return 1;	    
	return 0;
}


/*
从DS18B20读取一个字节
返回值：读到的数据
*/
u8 DS18B20_ReadByte(void)
{        
	u8 i,data=0;
	for(i=0;i<8;i++) 
	{
			DS18B20_OUTPUT();  //初始化为输出模式
			DS18B20_OUT=0;		 //输出0 
			DelayUs(2);        
			DS18B20_OUT=1;     //上拉总线电平
			DS18B20_INPUT()    //初始化为输入模式
			DelayUs(12);
		  data>>=1;
			if(DS18B20_IN)
			{
					data|=0x80; 		
			}			
			DelayUs(50);
	}						    
  return data;
}


/*
写一个字节到DS18B20
dat：要写入的字节
*/
void DS18B20_WriteByte(u8 dat)     
 {             
		u8 i;
		DS18B20_OUTPUT(); //初始化IO为输出模式
		for(i=0;i<8;i++) 
		{
				if(dat&0x01) //先发低位
				{
					DS18B20_OUT=0;//输出0
					DelayUs(2);                            
					DS18B20_OUT=1;//输出1
					DelayUs(60);             
				}
				else 
				{
					DS18B20_OUT=0;//输出0
					DelayUs(60);             
					DS18B20_OUT=1;//输出1
					DelayUs(2);                          
				}
				dat>>=1;
		 }
}


/*
从ds18b20得到温度值
精度：0.1C
返回值：温度值 （-550~1250） 
*/
short DS18B20_Get_Temp(void)
{
		u16 temp;
		u8 TL,TH;
		DS18B20_OUTPUT(); 
    DS18B20_OUT=0;		//输出0 //拉低DQ
    DelayUs(750);     //拉低750us
    DS18B20_OUT=1;    //输出1 //DQ=1 
		DelayUs(15);      //15US	  
	
    DS18B20_Check();	 
    DS18B20_WriteByte(0xcc); //跳过芯片ID检测
    DS18B20_WriteByte(0x44); //转换一次温度
	
    DS18B20_OUTPUT(); 
    DS18B20_OUT=0;   //输出0 //拉低DQ
    DelayUs(750);    //拉低750us
    DS18B20_OUT=1;	 //输出1 //DQ=1 
    DelayUs(15);     //15US
    DS18B20_Check();	 
	
    DS18B20_WriteByte(0xcc);// 跳过芯片ID检测
    DS18B20_WriteByte(0xbe);// 读取转换成功的温度数据
    TL=DS18B20_ReadByte();  // LSB   
    TH=DS18B20_ReadByte();  // MSB  
    temp=((u16)TH<<8)|TL;
	return temp;
}

Ds18b20.h代码示例

#ifndef _DS18B20_H
#define _DS18B20_H
#include "stm32f4xx.h"

#include "sys.h"
#include "delay.h"
void DS18B20_Init(void);
short DS18B20_Get_Temp(void);
#define DS18B20_IN PGin(9)
#define DS18B20_OUT PGout(9)

#define DS18B20_INPUT()  \
				{\
					GPIOG->MODER&=~(0x3<<9*2);\
					GPIOG->MODER|=0x0<<9*2;\
					GPIOG->PUPDR&=~(0x3<<9*2);\
					GPIOG->PUPDR|=0x1<<9*2;\
				}
				
#define DS18B20_OUTPUT() \
				{\
					 GPIOG->MODER&=~(0x3<<9*2);\
					 GPIOG->MODER|=0x1<<9*2;\
					 GPIOG->OTYPER&=~(0x1<<9);\
					 GPIOG->OSPEEDR&=~(0x3<<9*2);\
					 GPIOG->OSPEEDR|=0x2<<9*2;\
					 GPIOG->ODR|=1<<9;\
				}
#endif

Main.c文件示例

#include "stm32f4xx.h" // Device header
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include "sys.h"
#include "exti.h"
#include "timer.h"
#include "pwm.h"
#include "ds18b20.h"

int main(void)
{
		short temp;
		unsigned short intT,decT; 	  //温度值的整数和小数部分
		LED_Init();
		KEY_Init();
		USART1_Init(84,115200);
		KEY_EXTI_Init();
		DS18B20_Init();
	  while(1)
		{
			  /*读取温度信息*/
				temp=DS18B20_Get_Temp();
				intT = temp >> 4;             //分离出温度值整数部分
				decT = temp & 0xF;            //分离出温度值小数部分
				printf("DS18B20: %d.%d *C\r\n",(int)intT,(int)decT);
				DelayMs(1000);
		}
}