文章目录
- 一.概要
- 二.DS18B20主要性能参数
- 三.DS18B20温度传感器内部框图
- 四.DS18B20模块原理图
- 五.DS18B20模块跟单片机板子接线和通讯时序
- 1.单片机跟DS18B20连接示意图
- 2.单片机跟DS18B20通讯流程与时序
- 3.通讯流程中的9个数据字节内容格式
- 4.温度数据寄存器LSB/MSB格式
- 六.STM32单片机DS18B20温度传感器实验
- 七.CubeMX工程源代码下载
- 八.小结
一.概要
DS18B20是一款常用的高精度的单总线数字温度测量芯片,具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统,因此也就被设计者们所青睐。
二.DS18B20主要性能参数
IC输出型:数字式
感应精度范围:± 0.5°C
温度检测范围:-55°C 到 +125°C
电源电流:1mA
电源电压范围:3V 到 5.5V
分辨率:12bit
封装类型:TO-92
针脚数:3
引脚定义:
DQ为数字信号输入/输出端
GND为电源地
VCC为外接供电电源输入端,电源供电 3.0~5.5V
三.DS18B20温度传感器内部框图
64位ROM存储了器件的唯一序列码。
暂存器包含了两个字节的温度寄存器,存储来自于温度传感器的数字输出。另外,暂存器提供了一高一低两个报警触发阈值寄存器(TH和TL)。配置寄存器允许用户设定温度数字转换的分辨率为9,10,11或12位。2个字节的用户可编程E2PROM是非易失性存储,器件掉电时数据不会失去。
DS18B20 使用单总线协议,总线通讯通过一根控制信号线实现。控制线需要一个弱上拉电阻这样所有的器件都通过DS18B20 的DQ引脚连接到总线上。在这个总线系统中,单片机(主机)通过每个器件的唯一64位编码识别并寻址总线上的器件。因为每个器件都有唯一的编码,实际上挂在总线上并可以被寻址的设备数量是无限的。
四.DS18B20模块原理图
五.DS18B20模块跟单片机板子接线和通讯时序
1.单片机跟DS18B20连接示意图
2.单片机跟DS18B20通讯流程与时序
单片机发复位指令及DS18B20发存在响应时序
单片机读写数据位时序
3.通讯流程中的9个数据字节内容格式
4.温度数据寄存器LSB/MSB格式
比如温度值是125度,按照上述格式存储,那LSB字节就是0xD0,MSB字节是0x07。
六.STM32单片机DS18B20温度传感器实验
硬件准备:
STLINK接STM32F103C8T6小系统板,STLINK接电脑USB口。
板子与OLED用杜邦线连接:
板子G----液晶GND
板子3.3–液晶VCC
板子B10—液晶SCL
板子B11—液晶SDA
用杜邦线把模块与开发板相连:
板子3.3----模块VCC
板子A0-----模块DQ
板子G------模块GND
打开STM32CubeMX软件,新建工程
Part Number处输入STM32F103C8,再双击就创建新的工程
配置下载口引脚
配置外部晶振引脚
配置系统主频
配置PA0为输入,因为模块内部有上拉电阻,所以不需要配上拉
配置工程文件名,保存路径,KEIL5工程输出方式
生成工程
用Keil5打开工程
添加OLED驱动文件
添加温度传感器相关代码
主要代码
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned long u32;
void Init18b20 (void);
void WriteByte (unsigned char wr); //单字节写入
void read_bytes (unsigned char j); //单字节读取
unsigned char Temp_CRC (unsigned char j);//计算CRC
void GemTemp (void);//获取温度
void Config18b20 (void);//配置18B20
void ReadID (void);//读取ID
void TemperatuerResult(void);
void SystemClock_Config(void);
unsigned long Count;
//等待us级
void Delay_us(unsigned long i)
{unsigned long j;for(;i>0;i--){for(j=12;j>0;j--);}
}
unsigned char flag;
unsigned int Temperature;//温度
unsigned char temp_buff[9]; //存储读取的字节,read scratchpad为9字节,read rom ID为8字节
unsigned char id_buff[8];
unsigned char *p;
unsigned char crc_data;//CRC表格
const unsigned char CrcTable [256]={
0, 94, 188, 226, 97, 63, 221, 131, 194, 156, 126, 32, 163, 253, 31, 65,
157, 195, 33, 127, 252, 162, 64, 30, 95, 1, 227, 189, 62, 96, 130, 220,
35, 125, 159, 193, 66, 28, 254, 160, 225, 191, 93, 3, 128, 222, 60, 98,
190, 224, 2, 92, 223, 129, 99, 61, 124, 34, 192, 158, 29, 67, 161, 255,
70, 24, 250, 164, 39, 121, 155, 197, 132, 218, 56, 102, 229, 187, 89, 7,
219, 133, 103, 57, 186, 228, 6, 88, 25, 71, 165, 251, 120, 38, 196, 154,
101, 59, 217, 135, 4, 90, 184, 230, 167, 249, 27, 69, 198, 152, 122, 36,
248, 166, 68, 26, 153, 199, 37, 123, 58, 100, 134, 216, 91, 5, 231, 185,
140, 210, 48, 110, 237, 179, 81, 15, 78, 16, 242, 172, 47, 113, 147, 205,
17, 79, 173, 243, 112, 46, 204, 146, 211, 141, 111, 49, 178, 236, 14, 80,
175, 241, 19, 77, 206, 144, 114, 44, 109, 51, 209, 143, 12, 82, 176, 238,
50, 108, 142, 208, 83, 13, 239, 177, 240, 174, 76, 18, 145, 207, 45, 115,
202, 148, 118, 40, 171, 245, 23, 73, 8, 86, 180, 234, 105, 55, 213, 139,
87, 9, 235, 181, 54, 104, 138, 212, 149, 203, 41, 119, 244, 170, 72, 22,
233, 183, 85, 11, 136, 214, 52, 106, 43, 117, 151, 201, 74, 20, 246, 168,
116, 42, 200, 150, 21, 75, 169, 247, 182, 232, 10, 84, 215, 137, 107, 53}; /************************************************************
*Function:18B20初始化
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Init18b20 (void)
{HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);Delay_us(2); //延时2微秒HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(490); //delay 530 uS//80HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(100); //delay 100 uS//14if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA ,GPIO_PIN_0)== 0)flag = 1; //detect 1820 success!elseflag = 0; //detect 1820 fail!Delay_us(480); //延时480微秒HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);
}/************************************************************
*Function:向18B20写入一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void WriteByte (unsigned char wr) //单字节写入
{unsigned char i;for (i=0;i<8;i++){HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(2);if(wr&0x01) HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);else HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(45); //delay 45 uS //5HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);wr >>= 1;}
}/************************************************************
*Function:读18B20的一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char ReadByte (void) //读取单字节
{unsigned char i,u=0;for(i=0;i<8;i++){ HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);Delay_us (2);u >>= 1;HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);Delay_us (4);if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA , GPIO_PIN_0) == 1)u |= 0x80;Delay_us (65);}return(u);
}/************************************************************
*Function:读18B20
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void read_bytes (unsigned char j)
{unsigned char i;for(i=0;i<j;i++){*p = ReadByte();p++;}
}/************************************************************
*Function:CRC校验
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char Temp_CRC (unsigned char j)
{unsigned char i,crc_data=0;for(i=0;i<j;i++) //查表校验crc_data = CrcTable[crc_data^temp_buff[i]];return (crc_data);
}/************************************************************
*Function:读取温度
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void GemTemp (void)
{read_bytes (9);if (Temp_CRC(9)==0) //校验正确{Temperature = temp_buff[1]*0x100 + temp_buff[0];Temperature /= 16;Delay_us(10);}
}/************************************************************
*Function:内部配置
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Config18b20 (void) //重新配置报警限定值和分辨率
{Init18b20();WriteByte(0xcc); //skip romWriteByte(0x4e); //write scratchpadWriteByte(0x19); //上限WriteByte(0x1a); //下限WriteByte(0x7f); //set 12 bit (0.125)Init18b20();WriteByte(0xcc); //skip romWriteByte(0x48); //保存设定值Init18b20();WriteByte(0xcc); //skip romWriteByte(0xb8); //回调设定值
}/************************************************************
*Function:读18B20ID
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void ReadID (void)//读取器件 id
{Init18b20();WriteByte(0x33); //read romread_bytes(8);
}/************************************************************
*Function:18B20读温度流程
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void TemperatuerResult(void)
{p = id_buff;ReadID();Config18b20();Init18b20 ();HAL_Delay(20);WriteByte(0xcc); //skip romWriteByte(0x44); //Temperature convertInit18b20 ();HAL_Delay(20);WriteByte(0xcc); //skip romWriteByte(0xbe); //read Temperaturep = temp_buff;GemTemp();
}void GetTemp()
{ if(Count == 2) //每隔一段时间读取温度{ Count=0;TemperatuerResult();}Count++;}int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();//8M外部晶振,72M主频/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */OLED_Init();//OLED初始化 OLED_Clear();//清屏GetTemp(); //获取温度GetTemp(); //再次获取温度/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */GetTemp(); //再次获取温度OLED_Clear(); //OLED清屏 OLED_ShowCHinese(18,0,0);//光OLED_ShowCHinese(36,0,1);//子OLED_ShowCHinese(54,0,2);//物OLED_ShowCHinese(72,0,3);//联OLED_ShowCHinese(90,0,4);//网OLED_ShowString(6,3,"DS18B20 Test");OLED_ShowString(0,6,"Temperature:"); OLED_ShowNum(100,6,Temperature,3,16);//显示温度 HAL_Delay(1000);//等待1S}/* USER CODE END 3 */
}
七.CubeMX工程源代码下载
链接:https://pan.baidu.com/s/1XQyG-EprZrgUbiQpUxmQug
提取码:yk9n
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八.小结
DS18B20数字式温度传感器,与传统的热敏电阻有所不同的是,使用集成芯片,采用单总线技术,其能够有效的减小外界的干扰,提高测量的精度。同时,它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供单片机处理,接口简单, 使数据传输和处理简单化。