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外观

DS18B20温度传感器 ​

DS18B20数字温度传感器提供9位至12位精度的温度测量，并具有非易失性用户可编程上下触发点报警功能。DS18B20通过单总线通信，根据定义，只需要一条数据线(和地线)即可与单片机通信。此外，DS18B20可以直接从数据线获得电源(“寄生电源”)，消除了每个DS18B20都有一个唯一的64位串行代码，这允许多个DS18B20在同一条总线上工作。因此，使用一个微处理器来实现是很简单的。
控制分布在大面积上的许多ds18b20。可以从此功能中受益的应用包括HVAC环境控制，建筑物，设备或机械内部的温度监测系统以及过程监测和控制系统。

模块来源 ​

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-19589090137.12.179936b41D2Vd1&id=610859288168
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1L83uG8So6k1NG_QznraoFQ

规格参数 ​

工作电压：3-5.5V
工作电流：750nA~1.5mA
测量分辨率：9位到12位可编程分辨率
温度量程: -55 ~ +125 ℃
测量精度：±0.5 ℃
通信协议：单总线
管脚数量：3 Pin（2.54mm间距排针）

移植过程 ​

我们的目标是在天空星GD32F407上能够实现读取温度的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

查看资料 ​

时序说明 ​

初始化：

  1. 将总线拉低，保存低电平至少480us。
  2. 转为输入模式，总线被上拉电阻拉高大约15~60us。
  3. 如果初始化成功则会产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”，持续时间大约60~240us。
  4. DS18B20释放总线，将总线拉高。

读时序：
5. 将数据线拉低至少1us。
6. 将数据线转为输入模式，DS18B20开始采集数据，大约15us。
7. 18B20要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则释放总线为高电平。
注意：所有读时隙必须至少需要60us，且在两次独立的时隙之间至少需要1us的恢复时间。

写时序：
8. 数据线先置低电平“0”，延时15us。
9. 按从低位到高位的顺序发送数据(一次只发送一位)。
10. 延时60us。
11. 拉高数据线“1”。
12. 穿越火线1~4步骤，直到发送完整的字节。
13. 拉高数据线，释放总线。

寄存器说明 ​

0XCC
主机可以使用此命令同时对总线上的所有设备进行寻址，而无需发送其他的任何地址。 DS18B20通过发出0XCC命令，然后是温度转换命令[]来执行同步温度转换。注意，只有在总线上有一个从设备时，Read Scratchpad []命令才能跟随Skip ROM命令。在这种情况下，通过允许主服务器从从服务器读取而不发送设备的64位ROM代码可以节省时间。如果总线上有多个从设备，那么Skip ROM命令后跟Read Scratchpad命令将导致数据冲突，因为多个设备将尝试传输数据同时进行。
0X44
该命令为启动单次温度转换。转换后，产生的温度数据存储在地址为【BEh】的2字节温度寄存器中。
0XBE
该命令允许主机读取温度寄存器上的内容。数据传输从低位开始，直到读取第9个字节(bit8=CRC)。如果只需要温度数据，主机可以在任何时候发出复位以终止读取。 温度换算
温度传感器的分辨率我们可配置为9、10、11或12位，分别对应于0.5°C、0.25°C、 0.125°C和0.0625°C的增量。开机时的默认分辨率是12位。我们不进行修改，因为分辨率越高就越精准。

例如数据手册中的示例，如当前当前的温度是+25.0625℃，寄存器读出的高8位数据为0000 0001，低8位数据为1001 0001。将其整合得到16位数据：0000 0001 1001 0001。再转换为10进制数据为401。将读取到的数据乘以分辨率即可得到实际温度。

引脚选择 ​

该模块有3个引脚，具体引脚连接见 表2.14.3.2 各引脚连接。

移植至工程 ​

移植步骤中的导入.c和.h文件与【2.1 DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_ds18b20.c与bsp_ds18b20.h。见2.1.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_ds18b20.c中，编写如下代码。

c
/*
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 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */

#include "bsp_ds18b20.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：bsp_ds18b20_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：MLX90614的引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1未检测到器件   0检测到器件
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char DS18B20_GPIO_Init(void)
{
    unsigned char ret = 255;
    /* 使能时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DQ);
        /* 配置DQ为输出模式 */
        gpio_mode_set(PORT_DQ,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_DQ);
        /* 配置为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(PORT_DQ,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_DQ);

    ret = DS18B20_Check();//检测器件是否存在
    return ret;
}



/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Read_Byte
 * 函 数 说 明：从DS18B20读取一个字节
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：读取到的字节数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void)
{
        uint8_t i=0,dat=0;

        for (i=0;i<8;i++)
        {
        DQ_OUT();//设置为输入模式
        DQ(0); //拉低
        delay_us(2);
        DQ(1); //释放总线
        DQ_IN();//设置为输入模式
        delay_us(12);
        dat>>=1;
        if( DQ_GET() )
        {
            dat=dat|0x80;
        }
        delay_us(50);
     }
        return dat;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Write_Byte
 * 函 数 说 明：写一个字节到DS18B20
 * 函 数 形 参：dat：要写入的字节
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t dat)
{
        uint8_t i;
        uint8_t testb;
        DQ_OUT();//设置输出模式
        for (i=0;i<8;i++)
        {
                if ( (dat&0x01) ) //写1
                {
                        DQ(0);
                        delay_us(2);
                        DQ(1);
                        delay_us(60);
                }
                else //写0
                {
                        DQ(0);//拉低60us
                        delay_us(60);
                        DQ(1);//释放总线
                        delay_us(2);
                }
        dat=dat>>1;//传输下一位
        }
}



/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Check
 * 函 数 说 明：检测DS18B20是否存在
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1:未检测到DS18B20的存在  0:存在
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
uint8_t DS18B20_Check(void)
{
        uint8_t timeout=0;
    //复位DS18B20
        DQ_OUT(); //设置为输出模式
        DQ(0); //拉低DQ
        delay_us(750); //拉低750us
        DQ(1); //拉高DQ
        delay_us(15);  //15us

    //设置为输入模式
        DQ_IN();
    //等待拉低，拉低说明有应答
        while ( DQ_GET() &&timeout<200)
        {
                timeout++;//超时判断
                delay_us(1);
        };
        //设备未应答
        if(timeout>=200)
                return 1;
        else
                timeout=0;

        //等待18B20释放总线
        while ( !DQ_GET() &&timeout<240)
        {
                timeout++;//超时判断
                delay_us(1);
        };
    //释放总线失败
        if(timeout>=240)
                return 1;

        return 0;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_Start
 * 函 数 说 明：DS18B20开始温度转换
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void DS18B20_Start(void)
{
        DS18B20_Check();                //查询是否有设备应答
        DS18B20_Write_Byte(0xcc);   //对总线上所有设备进行寻址
        DS18B20_Write_Byte(0x44);   //启动温度转换
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：DS18B20_GetTemperture
 * 函 数 说 明：从ds18b20得到温度值
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：温度数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float DS18B20_GetTemperture(void)
{
        uint16_t temp;
        uint8_t dataL=0,dataH=0;
        float value;

        DS18B20_Start();
        DS18B20_Check();
        DS18B20_Write_Byte(0xcc);//对总线上所有设备进行寻址
        DS18B20_Write_Byte(0xbe);// 读取数据命令
        dataL=DS18B20_Read_Byte(); //LSB
        dataH=DS18B20_Read_Byte(); //MSB
        temp=(dataH<<8)+dataL;//整合数据


        if(dataH&0X80)//高位为1，说明是负温度
        {
                temp=(~temp)+1;
                value=temp*(-0.0625);
        }
        else
        {
                value=temp*0.0625;
        }
        return value;
}

在文件bsp_ds18b20.h中，编写如下代码。

c
#ifndef _BSP_DS18B20_H_
#define _BSP_DS18B20_H_

#include "gd32f4xx.h"


//端口移植
#define RCU_DQ  RCU_GPIOB
#define PORT_DQ GPIOB
#define GPIO_DQ GPIO_PIN_8


//设置DQ输出模式
#define DQ_OUT()        gpio_mode_set(PORT_DQ,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_DQ)
//设置DQ输入模式
#define DQ_IN()            gpio_mode_set(PORT_DQ,GPIO_MODE_INPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_DQ)
//获取DQ引脚的电平变化
#define DQ_GET()        gpio_input_bit_get(PORT_DQ,GPIO_DQ)
//DQ输出
#define DQ(x)       gpio_bit_write(PORT_DQ,GPIO_DQ, (x?SET:RESET))

void DS18B20_Reset(void);
uint8_t DS18B20_Check(void);
char DS18B20_GPIO_Init(void);
void DS18B20_Start(void);
float DS18B20_GetTemperture(void);
#endif

移植验证 ​

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

c
/*
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 * Date           Author       Notes
 * 2023-11-02     LCKFB-yzh    first version
 */
#include "board.h"
#include "bsp_ds18b20.h"

int main(void)
{
    board_init();
    bsp_uart_init();

    DS18B20_GPIO_Init();
    while(1)
    {
        printf("temperature = %.2f\r\n", DS18B20_GetTemperture() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：输出当前检测到的温度。

代码下载

链接在开发板介绍章节的资料下载！！

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