3.22 DS18B20实验
STM32虽然内部自带了温度传感器，但是因为芯片温升较大等问题，与实际温度差别较大，所以ALIENTEK MiniSTM32开发板还预留了目前最常用的数字温度传感器：DS18B20的接口，用户只需要自己找一个DS18B20焊接上去，就可以使用了。本节将向大家介绍，如何在ALIENTEK MiniSTM32开发板上，通过DS18B20来读取环境温度值。本节分为如下几个部分：
3.22.1 DS18B20简介
3.22.2 硬件设计
3.22.3 软件设计
3.22.4 下载与测试
3.22.1 DS18B20简介
DS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种的“一线总线”接口的温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新概念，测量温度范围为-55~+125℃ ，精度为±0．5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~l2位的数字值读数方式。它工作在3—5．5
V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。其内部结构见下图：
图3.22.1.1
DS18B20内部结构图
ROM中的64位序列号是出厂前被光记好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是：前8位是产品家族码，接着48位是DS18B20的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5
+X4 +1)。ROM作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可实现一根总线上挂接多个。
所有的单总线器件要求采用严格的信号时序，以保证数据的完整性。DS18B20共有6种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。这里我们简单介绍这几个信号的时序：
1）复位脉冲和应答脉冲
单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平，保持低电平时间至少480
us，，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K的上拉电阻将单总线拉高，延时15～60
us，并进入接收模式(Rx)。接着DS18B20拉低总线60~240
us，以产生低电平应答脉冲，
若为低电平，再延时480 us。
2）写时序
写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，两种写时序均起始于主机拉低总线。写1时序：主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us。写0时序：主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。
3）读时序
单总线器件仅在主机发出读时序时，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。典型的读时序过程为：主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取单总线当前的电平，然后延时50us。
在了解了单总线时序之后，我们来看看DS18B20的典型温度读取过程，DS18B20的典型温度读取过程为：复位à发SKIP ROM命令（0XCC）à发开始转换命令（0X44）à延时à复位à发送SKIP ROM命令（0XCC）à发读存储器命令（0XBE）à连续读出两个字节数据(即温度)->结束。
DS18B20的介绍就到这里，更详细的介绍，请大家参考DS18B20的技术手册。
3.22.2 硬件设计
由于开发板上标准配置是没有DS18B20这个传感器的，只有接口，所以大家需要自己焊接一个DS18B20上去。
本节实验功能简介：开机的时候先检测是否有DS18B20存在，如果没有，则提示错误。只有在检测到DS18B20之后才开始读取温度并显示在LCD上，如果发现了DS18B20，则程序每隔200ms左右读取一次数据，并把温度显示在LCD上。同样我们也是用LED0来指示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1）STM32F103RBT6。
2）DS0（外部LED0）。
3）TFTLCD液晶模块。
4）DS18B20温度传感器。
前三部分，在之前的实例已经介绍过了，DS18B20与STM32的连接电路则很简单，入下图所示：
图3.22.2.1 DS18B20与STM32的连接电路图
DS18B20与STM32的PA0通过跳线帽连接，这个在硬件上要连接上，否则PA0将得不到信号。
3.22.3 软件设计
打开上一节的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个DS18B20的文件夹。然后新建一个ds18b20.c和ds18b20.h的文件保存在DS18B20文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。
打开ds18b20.c在该文件下输入如下代码：
#include
"ds18b20.h"
#include
"delay.h"
//Mini
STM32开发板
//DS18B20驱动函数
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/17
//复位DS18B20
void
DS18B20_Rst(void)
{
DS18B20_IO_OUT(); //SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0; //拉低DQ
delay_us(750); //拉低750us
DS18B20_DQ_OUT=1; //DQ=1
delay_us(15); //15US
}
//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_IO_IN();//SET PA0 INPUT
while (DS18B20_DQ_IN&&retry<200)
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=200)return 1;
else retry=0;
while
(!DS18B20_DQ_IN&&retry<240)
{
retry++;
delay_us(1);
};
if(retry>=240)return 1;
return 0;
}
//从DS18B20读取一个位
//返回值：1/0
u8
DS18B20_Read_Bit(void) // read one bit
{
u8 data;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT
DS18B20_DQ_OUT=0;
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
DS18B20_IO_IN();//SET PA0 INPUT
delay_us(12);
if(DS18B20_DQ_IN)data=1;
else data=0;
delay_us(50);
return data;
}
//从DS18B20读取一个字节
//返回值：读到的数据
u8
DS18B20_Read_Byte(void) // read one
byte
{
u8 i,j,dat;
dat=0;
for (i=1;i<=8;i++)
{
j=DS18B20_Read_Bit();
dat=(j<<7)|(dat>>1);
}
return dat;
}
//写一个字节到DS18B20
//dat：要写入的字节
void
DS18B20_Write_Byte(u8 dat)
{
u8 j;
u8 testb;
DS18B20_IO_OUT();//SET PA0 OUTPUT;
for (j=1;j<=8;j++)
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if (testb)
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 1
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(60);
}
else
{
DS18B20_DQ_OUT=0;// Write 0
delay_us(60);
DS18B20_DQ_OUT=1;
delay_us(2);
}
}
}
//开始温度转换
void
DS18B20_Start(void)// ds1820 start convert
{
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0x44);// convert
}
//初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS的存在
//返回1:不存在
//返回0:存在
u8
DS18B20_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟
GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;//PORTA.0 推挽输出
GPIOA->CRL|=0X00000003;
GPIOA->ODR|=1<<0; //输出1
DS18B20_Rst();
return DS18B20_Check();
}
//从ds18b20得到温度值
//精度：0.1C
//返回值：温度值 （-550~1250）
short
DS18B20_Get_Temp(void)
{
u8 temp;
u8 TL,TH;
short tem;
DS18B20_Start (); // ds1820 start convert
DS18B20_Rst();
DS18B20_Check();
DS18B20_Write_Byte(0xcc);// skip rom
DS18B20_Write_Byte(0xbe);// convert
TL=DS18B20_Read_Byte(); // LSB
TH=DS18B20_Read_Byte(); // MSB
if(TH>7)
{
TH=~TH;
TL=~TL;
temp=0;//温度为负
}else temp=1;//温度为正
tem=TH; //获得高八位
tem<<=8;
tem+=TL;//获得底八位
tem=(float)tem*0.625;//转换
if(temp)return tem; //返回温度值
else return -tem;
}
该部分代码就是根据我们前面介绍的单总线操作时序来读取DS18B20的温度值的，DS18B20的温度通过DS18B20_Get_Temp函数读取，该函数的返回值为带符号的短整形数据，返回值的范围为-550~1250，其实就是温度值扩大了10倍。保存ds18b20.c，并把该文件加入到HARDWARE组下，然后我们打开ds18b20.h，在该文件下输入如下内容：
#ifndef
__DS18B20_H
#define
__DS18B20_H
#include
"sys.h"
//Mini
STM32开发板
//DS18B20驱动函数
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/17
//IO方向设置
#define
DS18B20_IO_IN() {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=8<<0;}
#define
DS18B20_IO_OUT() {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=3<<0;}
////IO操作函数
#define DS18B20_DQ_OUT PAout(0) //数据端口 PA0
#define DS18B20_DQ_IN PAin(0) //数据端口 PA0
u8
DS18B20_Init(void);//初始化DS18B20
short
DS18B20_Get_Temp(void);//获取温度
void
DS18B20_Start(void);//开始温度转换
void
DS18B20_Write_Byte(u8 dat);//写入一个字节
u8
DS18B20_Read_Byte(void);//读出一个字节
u8
DS18B20_Read_Bit(void);//读出一个位
u8
DS18B20_Check(void);//检测是否存在DS18B20
void
DS18B20_Rst(void);//复位DS18B20
#endif
关于这段代码，我们就不做多的解释了，接下来我们先保存这段代码，然后打开test.c，在该文件下修改main函数如下：
int
main(void)
{
short temp;
Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
delay_init(72); //延时初始化
uart_init(72,9600); //串口1初始化
LCD_Init(); //初始化液晶
LED_Init(); //LED初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,"Mini STM32");
LCD_ShowString(60,70,"DS18B20
TEST");
LCD_ShowString(60,90,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,"2010/6/17");
while(DS18B20_Init())//初始化DS18B20,兼检测18B20
{
LCD_ShowString(60,130,"DS18B20
Check Failed!");
delay_ms(500);
LCD_ShowString(60,130,"Please
Check! ");
delay_ms(500);
LED0=!LED0;//DS0闪烁
}
LCD_ShowString(60,130,"DS18B20
Ready! ");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(60,150, "Temperate: . C");
while(1)
{
temp=DS18B20_Get_Temp();
if(temp<0)
{
temp=-temp;
LCD_ShowChar(140,150,'-',16,0);//显示负号
}
LCD_ShowNum(148,150,temp/10,2,16);//显示温度值
LCD_ShowNum(172,150,temp%10,1,16);//显示温度值
//printf("t1:%d\n",temp);
delay_ms(200);
LED0=!LED0;
}
}
至此，我们本节的软件设计就结束了。
3.22.4 下载与测试
在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK MiniSTM32开发板上，可以看到LCD显示开始显示当前的温度值（假定DS18B20已经焊接上去了），如下图所示：
图3.22.4.1
DS18B20读取到的温度值
改程序还可以读取并显示负温度值的，只是由于作者在广州，是没办法看到了（除非放到冰箱），具备条件的大家可以测试一下。 | 
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发表于 2010-12-14 23:35:53
发表于 2011-4-13 16:59:01
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