基于STM32F103——DS18B20温度采集+串口打印

DS18B20相关介绍

DS18B20特性

1.独特的单总线接口，就需一条线则可实现双向通信（测温）

2.测温范围：-55℃~+125℃，可通过编程设定9—12位分辨率，对应分辨温度分别为0.5、0.25、0.125、0.0625℃。

3.支持多点组网（可连接多个DS18B20温度传感器），多个DS18B20可以并联（3或2线）实现多个组网测温，但注意超过8个要解决好供电问题，否则电压过低会导致传输不稳定，从而数据不准确。

4.工作电压：3.0~5.5V （寄生电源方式下可由数据线供电）

5.在使用过程中不需要外围电路，全部传感元件及转换电路都在芯片内了。（上拉电阻）

6.测温结果直接是数字量输出，单总线串行传送方式，同时可传送CRC校验码（校验数据采集是否正确），具有极强的抗干扰和纠错能力。

7.在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。

8.负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。

封装形式与引脚说明

供电方式（外部电源供电、寄生电源供电、寄生电源强上拉）

内部结构

DS18B20内部结构如图所示，其中与操作有关的是：64位光刻ROM、温度传感器、9个字节的RAM存储器、EEPROM(温度报警寄存器TH和TL、配置寄存器)。

光刻ROM中64位序列号是出厂前就光刻好的，相当地址序列号。排列是低位开始，低8位（产品类型标号），接着48位（自身序列号，）相当于身份证号、最高8位（前面56位的循环亢余校验码）。

如果一条总线挂接多个DS18B20需要MCU（微控制器）通过单总线对多个DS18B20进行寻址。

温度存储格式及配置寄存器（模式和分辨率）

DS18B20温度传感器进行测温，测温是以16位的二进制形式提供。

存放格式：

16位中 低4位是温度的小数部分、最高5位是温度的正负（全为0为正，全为1为负），中间的7位则是温度的整数部分。小数部分十进制等于16进制乘0.0625。

例子：

注意：如果是负数温度，那么得按位取反+1。

下面是数据处理例子

  温度数据的处理

比如我接收temp数据:十进制:64656  16进制:0XFC90    

二进制:1111 1100 1001 0000 

首先先看高5位 是1哦 好  那温度就是负数 （是0就是正数 不用取反+1）

我们得得取反＋1  temp = ~temp + 1;

即1111 1100 1001 0000 

取反后       0000 0011 0110 1111

+1结果      0000 0011 0111 0000

此时结果为:0000 0011 0111 0000

整数温度等于 温度整数 = temp >> 4; 把小数部分（低四位扔掉就行了）

二进制:0011 0111

10进制:5516进制: 0X37

小数温度等于 温度小数 = temp & 0x0f;就要低四位 低四位是小数部分

二进制:0000 0000

10进制: 0 16进制: 0X00

所以 温度就是 -55.0°C   

如果看得比较绕 就直接往下看吧 看下面的代码。。。。。。    

配置寄存器

TMR1R011111

TM：测试模式位，用于设置是在工作方式还是测试模式。在DS18B20出厂时该位设为0，用户不要改动。

R1 R0:分辨率设置

需要修改精度的 往下看 下面有写

DS18B20指令（ROM指令操作）

指令的使用

多个DS18B20情况： 对某一个操作时，主机先逐个与DS18B20挂接-搜索ROM——（F0H），发出匹配ROM指令（55H），紧接着提供64位序列号，之后操作就是针对DS18B20的了。

单个DS18B20情况： 不需要搜索ROM指令，读ROM指令以及匹配ROM等操作，直接跳过ROM指令（CCH），温度转换（44H），读温度操作（8EH）。

注意事项

一、 DS18B20硬件是简单，但软件就比较复杂，特别是时序要求。

二、 连接DS18B20线长限制：部分资料显示：

采用普通信号电缆传输超50m时，测温数据不稳定。

采用带屏蔽层双绞线电缆，正常通讯距离可达到150m。

采用每米绞合次数更多的带屏蔽层双绞线电缆时，通讯距离进一步加长。

三、 距离长了测温要考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

在测温程序设计中，一般如果硬件没什么问题，可以采用延时来跳过检测，但是如果要检测是否有应答要注意不要进入了死循环。

时序图

查看 DS18B20 状态 函数

/******************************************************************

描述: DS18B20 查看状态 函数

返回: 0:应答1:不应答

*******************************************************************/

uint8_t ds18b20_check(void)

{

uint8_t ack = 0;

DS18B20_SET_OUT;//设置输出模式

DS18B20_HIGH;//起始拉高电平

DS18B20_LOW;//拉低电平

delay_us(480);//维持480us

DS18B20_HIGH;//释放总线 

DS18B20_SET_IN;//设置输入模式

delay_us(25);//维持15~60us 最好是25us以上 25以下测试不够时间  

if( GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN) == SET)

{

ack = 1;//没应答

}

DS18B20_HIGH;//释放总线

delay_us(240);//保证时序完整

return ack;

}

写时序 DS18B20写一字节函数

/******************************************************************

描述: DS18B20 写一字节指令 函数

参数: cmd: 要写入的指令

*******************************************************************/

void ds18b20_write_cmd(uint8_t cmd)

{

uint8_t i;

DS18B20_SET_OUT;//设置输出模式

for(i=0; i<8; i++)

{

DS18B20_LOW;//拉低总线

delay_us(1);//至少1us

if(cmd & 0x01)

{

DS18B20_HIGH;

}

else

{

DS18B20_LOW;

}

delay_us(60);//继续维持至少60us 最多120us 电平

DS18B20_HIGH;//释放总线

cmd >>= 1;//右移一位

}

}

读时序 DS18B20读取一字节函数

/******************************************************************

描述: DS18B20 读取一字节数据 函数

返回: 返回读取到的数据

*******************************************************************/

uint8_t ds18b20_read_data(void)

{

uint8_t i;

uint8_t data = 0;

for(i=0; i<8; i++)

{

DS18B20_SET_OUT;//设置输出模式

DS18B20_LOW;//拉低总线

DS18B20_SET_IN; //设置输入模式

data >>= 1;

if( GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN) == 1)

{

data |= 0x80;

}

delay_us(45);

DS18B20_HIGH;//释放总线

}

return data;

}

程序代码（部分）

由于代码多 我这里就不一一贴出来了 需要可以 留言

由于代码多 我这里就不一一贴出来了 需要可以 留言

每一次进行写ROM相关命令都记得初始化。

对于单个DS18B20我们可以直接跳过ROM指令 直接温度转换。读取温度

步骤：

1.初始化

2.跳过ROM指令

3.启动温度转换（转换出来需要时间）

4.延时（等待温度转换）加不加都行

5.初始化 （记得每写ROM相关命令记得需要从初始化开始）

6.读取温度

DS18B20 相关代码

DS18B20 修改精度函数

修改精度 需要用到一个指令 写暂存器 0X4E

写暂存器: 在该写暂存器指令后向DS18B20的暂存器TH.TL以及配置寄存器中写入数据。（不了解可以看看上面的结构图）

所以我们一次得写入3个参数 代码如下：

/*******************************************************************************

描述: DS18B20 设置低温限值、高温限值、精度 函数

参数: temp_low:  写高速缓存器TL低温限值 temp_high:写高速缓存器TH高温限值

  accuracy: 精度设置 9/10/11/12 (默认12位)

********************************************************************************/

static uint8_t ds18b20_set_accuracy(uint8_t temp_low,uint8_t temp_high,uint8_t accuracy)

{

if(ds18b20_check() == 1)

{

return 1;

}

ds18b20_write_cmd(WRITE_MEMORY);//写暂存器指令4E

ds18b20_write_cmd(temp_high);//写高速缓存器TH高温限值 temp_high 度

ds18b20_write_cmd(temp_low);//写高速缓存器TL低温限值 temp_low  度

ds18b20_write_cmd(accuracy);//精度设置 

return 0;

}

DS18B20初始化函数

#define DS18B20_SET_OUT ds18b20_set_output_mode()//设置输出模式

/******************************************************************

描述: DS18B20 设置成输出模式 函数

*******************************************************************/

void ds18b20_set_output_mode(void)

{

GPIO_InitTypeDef DS18B20_Struction;//定义结构体成员

RCC_APB2PeriphClockCmd(DS18B20_RCC, ENABLE);//打开时钟

DS18B20_Struction.GPIO_Pin  = DS18B20_PIN;//引脚

DS18B20_Struction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出

DS18B20_Struction.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速率

GPIO_Init(DS18B20_PORT,&DS18B20_Struction);//对成员进行初始化

}

/******************************************************************

描述: DS18B20 配置函数

参数: accuracy: 精度

默认是 12位分辨率转换时间750ms

9位分辨率 0x1f ： 0.5   °C  转换时间需要93.75ms

10位分辨率0x3f ： 0.25  °C  转换时间需要187.5ms

11位分辨率0x5f ： 0.125 °C  转换时间需要375ms

12位分辨率0x7f ： 0.0625°C  转换时间需要750ms

返回: 0:成功 1:失败

*******************************************************************/

uint8_t ds18b20_init(uint8_t accuracy)

{

uint8_t status;

DS18B20_SET_OUT;//设置成输出模式

status = ds18b20_set_accuracy(0,70,accuracy);//设置转换精度

return status;

}

DS18B20读取温度函数

/******************************************************************

描述: DS18B20 读取温度 函数

返回: 读取成功:DS18B20_READ_SUCCESS  读取失败:DS18B20_READ_FAILURE

*******************************************************************/

uint8_t ds18b20_read_temperature(void)

{

uint8_t low,high;

uint16_t temp = 0;

if(ds18b20_check() == 1) //DS18B20 初始化

{

return DS18B20_READ_FAILURE;//读取失败

}

ds18b20_write_cmd(SKIP_ROM);//跳过ROM

ds18b20_write_cmd(TEMP_SWITCH); //启动温度转换

ds18b20_check();//DS18B20 初始化

ds18b20_write_cmd(SKIP_ROM);//跳过ROM

ds18b20_write_cmd(READ_MEMORY);//发送读暂存存储器指令

//D15 D14 D13 D12 D11    D10 D9 D8   D7 D6 D5 D4    D3 D2 D1 D0   16位数据 说明 

//** 温度正负标志 **     **  温度整数部分 **        **小数部分**

low  = ds18b20_read_data();//低字节

high = ds18b20_read_data();//高字节 高5位是正负标志 全为1 负 全为0 正

temp = ((uint8_t)high<<8) | low;

if(temp & 0x8000)

{

ds18b20_temp_symbol = 1;//负温度

temp = ~temp + 1;

}

else

{

ds18b20_temp_symbol = 0;//正温度

}

ds18b20_temp_integer = temp >> 4;//整数部分

ds18b20_temp_decimal = temp & 0x0f; //小数部分

if(ds18b20_temp_integer >= 100)

{

ds18b20_temp_integer = 99;//保持在2位数

}

return DS18B20_READ_SUCCESS;//读取成功

}

串口 相关代码

如果 对 串口 不熟悉的 可以参考 我之前写的 文章STM32串口通信介绍

串口初始化 函数

/* 配置串口1 函数*/

void usart1_init(uint32_t baudRate)

{

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//打开GPIOA时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//打开串口1时钟

GPIO_InitTypeDef GPIO_initStruction;

USART_InitTypeDef USART_initStruction;

/*配置GPIOA  TX */

GPIO_initStruction.GPIO_Pin = USART1_TX; // TX

GPIO_initStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

GPIO_initStruction.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_initStruction);

/*配置GPIOA RX */

GPIO_initStruction.GPIO_Pin = USART1_RX; // RX

GPIO_initStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_initStruction);

/*配置USART1 TX和RX */

USART_initStruction.USART_BaudRate = baudRate;//波特率

USART_initStruction.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8位有效数据位

USART_initStruction.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//1个停止位

USART_initStruction.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位

USART_initStruction.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不硬件控制流

USART_initStruction.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送 和 接收

USART_Init(USART1, &USART_initStruction);

NVIC_USART1_configuration();//串口1中断优先级配置

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能接收中断

USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1

}

串口 发送一字节 函数

/*串口 发送1字节 函数*/

void usart_sendByte(USART_TypeDef* USARTx,uint8_t data)

{

USART_SendData(USARTx, data);

while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送寄存器为空 证明发送完

}

串口 发送字符串 函数

/*串口 发送字符串 函数*/

void usart_sendString(USART_TypeDef* USARTx,char *str)

{

while(*str != '')

{

usart_sendByte(USARTx,*str);

str++;

}

while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC) == RESET); //发送完成标志位

}

主程序 main

main.c（主函数）

#include "stm32f10x.h"

#include "ds18b20.h"

#include "usart.h"

#include "delay.h"

#include "stdio.h"

int  main()

{

char ds18b20_str[10] = {0};

usart1_init(9600);//串口1初始化 波特率9600

while(ds18b20_init(0x5f))//DS18B20初始化 11位分辨率 0.125

usart_sendString(USART1,"DS18B20 error!rn");

usart_sendString(USART1,"DS18B20 success!rn");

while(1)

{

delay_ms(500);

if(ds18b20_read_temperature() == DS18B20_READ_SUCCESS)

{

//将温度转换成字符串

sprintf(ds18b20_str,"%2u.%1u%1u%1urn",(uint32_t)ds18b20_temp_integer,((uint32_t)ds18b20_temp_decimal*10/16),

((uint32_t)ds18b20_temp_decimal*100/16%10),((uint32_t)ds18b20_temp_decimal*1000/16%10));

usart_sendString(USART1,ds18b20_str);//通过串口发送出去

}

else

{

usart_sendString(USART1,"DS18B20 error!rn");

}

}  

}

项目展示