|
|
DS18B20 是由 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一種的“一線總線”接口的溫度傳感器。與傳
的熱敏電阻等測溫元件相比，它是一種新型的體積小、適用電壓寬、與微處理器接口簡單的
字化溫度傳感器。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡潔且經(jīng)濟的特點，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，
而為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，測量溫度范圍為-55~+125℃ ，精度為±0． 5℃。現(xiàn)場溫
直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。它能直接讀出被測溫度，
且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9~l2 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。它工作在 3—5． 5 V 的電
范圍，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報警溫度
儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 35.1.1 所示：
圖 35.1.1 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光記好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每
18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的排列是：前 8 位是產(chǎn)品家族碼，接著 48 位是
18B20 的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼(CRC=X8+X5 +X4 +1)。 ROM 作
是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可實現(xiàn)一根總線上掛接多個。
所有的單總線器件要求采用嚴(yán)格的信號時序，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 DS18B20 共有 6 種信
類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 1、讀 0 和讀 1。所有這些信號，除了應(yīng)答脈沖以外，
由主機發(fā)出同步信號。并且發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。這里我們簡單介紹
幾個信號的時序：
1）復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖
單總線上的所有通信都是以初始化序列開始。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480
，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機釋放總線， 4.7K 的上拉電阻將單總線拉高，延時 15～60 us，
進入接收模式(Rx)。接著 DS18B20 拉低總線 60~240 us，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，
若為低電平，再延時 480 us。
2）寫時序
寫時序包括寫 0 時序和寫 1 時序。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間
少需要 1us 的恢復(fù)時間，兩種寫時序均起始于主機拉低總線。寫 1 時序：主機輸出低電平，
時 2us，然后釋放總線，延時 60us。寫 0 時序：主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，
時 2us。
3）讀時序
單總線器件僅在主機發(fā)出讀時序時，才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，
須馬上產(chǎn)生讀時序，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的讀
時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1us。主機在讀
時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us 之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。典型的讀時序過程為：
主機輸出低電平延時 2us，然后主機轉(zhuǎn)入輸入模式延時 12us，然后讀取單總線當(dāng)前的電平，然
后延時 50us。
在了解了單總線時序之后，我們來看看 DS18B20 的典型溫度讀取過程， DS18B20 的典型
溫度讀取過程為：復(fù)位發(fā) SKIP ROM 命令（0XCC） 發(fā)開始轉(zhuǎn)換命令（0X44） 延時復(fù)
位發(fā)送 SKIP ROM 命令（0XCC） 發(fā)讀存儲器命令（0XBE） 連續(xù)讀出兩個字節(jié)數(shù)據(jù)(即
溫度)結(jié)束。
DS18B20 的介紹就到這里，更詳細(xì)的介紹，請大家參考 DS18B20 的技術(shù)手冊。
35.2 硬件設(shè)計
由于開發(fā)板上標(biāo)準(zhǔn)配置是沒有 DS18B20 這個傳感器的，只有接口，所以要做本章的實驗，
大家必須找一個 DS18B20 插在預(yù)留的 18B20 接口上。
本章實驗功能簡介：開機的時候先檢測是否有 DS18B20 存在，如果沒有，則提示錯誤。
只有在檢測到 DS18B20 之后才開始讀取溫度并顯示在 LCD 上，如果發(fā)現(xiàn)了 DS18B20，則程
序每隔 100ms 左右讀取一次數(shù)據(jù)，并把溫度顯示在 LCD 上。同樣我們也是用 DS0 來指示程序
正在運行。
所要用到的硬件資源如下：
1） 指示燈 DS0
2） TFTLCD 模塊
3） DS18B20 接口
4） DS18B20 溫度傳感器
我們使用的是 STM32的 PG11來連接 U13的 DQ引腳，圖中 U13為 DHT11
（數(shù)字溫濕度傳感器）和 DS18B20 共用的一個接口， DHT11 我們將在下一章介紹。
DS18B20 只用到 U6 的 3 個引腳（U6 的 1、 2 和 3 腳），將 DS18B20 傳感器插入到這個上
面就可以通過 STM32 來讀取 DS18B20 的溫度了。
軟件設(shè)計
打開我們的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器實驗工程可以看到我們添加了 ds18b20.c 文件以及其
頭文件 ds18b20.h 文件，所有 ds18b20 驅(qū)動代碼和相關(guān)定義都分布在這兩個文件中。
打開 ds18b20.c， 該文件代碼如下：
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"
//復(fù)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 的回應(yīng)
//返回 1:未檢測到 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;
}
//從 DS18B20 讀取一個位
//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;
}
//從 DS18B20 讀取一個字節(jié)
//返回值：讀到的數(shù)據(jù)
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;
}
//寫一個字節(jié)到 DS18B20
//dat：要寫入的字節(jié)
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);
}
}
}
//開始溫度轉(zhuǎn)換
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 同時檢測 DS 的存在
//返回 1:不存在
//返回 0:存在
u8 DS18B20_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); //使能 PG 口時鐘
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PORTG.11 推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11); //輸出 1
DS18B20_Rst();
return DS18B20_Check();
} //從 ds18b20 得到溫度值
//精度： 0.1C
//返回值：溫度值 （-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; //溫度為負(fù)
}else temp=1; //溫度為正
tem=TH; //獲得高八位
tem<<=8;
tem+=TL; //獲得底八位
tem=(float)tem*0.625; //轉(zhuǎn)換
if(temp)return tem; //返回溫度值
else return -tem;
}
該部分代碼就是根據(jù)我們前面介紹的單總線操作時序來讀取 DS18B20 的溫度值的，DS18B20
的溫度通過 DS18B20_Get_Temp 函數(shù)讀取，該函數(shù)的返回值為帶符號的短整形數(shù)據(jù)，返回值的
范圍為-550~1250，其實就是溫度值擴大了 10 倍。
然后我們打開 ds18b20.h，該文件下面主要是一些 IO 口位帶操作定義以及函數(shù)申明，沒有
什么特別需要講解的地方。最后打開 main.c，該文件代碼如下：
int main(void)
{
u8 t=0;
short temperature;
delay_init(); //延時函數(shù)初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置中斷優(yōu)先級分組為組 2
uart_init(115200); //串口初始化為 115200
LED_Init(); //初始化與 LED 連接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化 LCD
POINT_COLOR=RED; //設(shè)置字體為紅色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DS18B20 TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/16");
while(DS18B20_Init()) //DS18B20 初始化
{
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 Error");
delay_ms(200);
LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE);
delay_ms(200);
}
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 OK");
POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍色
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp: . C");
while(1)
{
if(t%10==0) //每 100ms 讀取一次
{
temperature=DS18B20_Get_Temp();
if(temperature<0)
{
LCD_ShowChar(30+40,150,'-',16,0); //顯示負(fù)號
temperature=-temperature; //轉(zhuǎn)為正數(shù)
}else LCD_ShowChar(30+40,150,' ',16,0); //去掉負(fù)號
LCD_ShowNum(30+40+8,150,temperature/10,2,16); //顯示正數(shù)部分
LCD_ShowNum(30+40+32,150,temperature%10,1,16); //顯示小數(shù)部分
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
主函數(shù)代碼很簡單，一系列初始化之后，就是每 100ms 讀取一次 18B20 的值，然后轉(zhuǎn)化為
溫度后顯示在 LCD 上
全部資料51hei下載地址：
18B20數(shù)字溫度傳感器源代碼.7z
(221.62 KB, 下載次數(shù): 8)
2019-10-12 22:09 上傳
點擊文件名下載附件
軟件代碼 下載積分: 黑幣 -5
|
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
