代码收藏家 一篇文章教会你DS18B20温度传感器读取温度，附STM32代码示例
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一、DS18B20温度传感器：
（1）描述：
（2）特点：
（3）引脚图及其定义：
（4）使用的DS18B20模块：
二、DS18B20功能命令集：
（1）搜索ROM命令（Search ROM [F0h]）：
（2）读取ROM命令（Read ROM [33h]）：
（3）匹配ROM命令（Match ROM [55H]）：
（4）跳过ROM命令（Skip ROM [CCh]）：
（5）报警搜索命令（Alarm Search [ECh]）：
（6）转换温度命令（Convert T [44h]）：
（7）写入暂存器命令（Write Scratchpad [4Eh]）：
（8）读取暂存器命令（Read Scratchpad [BEh]）：
（9）复制暂存器命令（Copy Scratchpad [48h]）：
（10）回召E2命令（Recall E2 [B8h]）：
（11）读取电源命令（Read Power Supply [B4h]）：
三、 读取步骤：
（1）初始化1-Wire总线：
头文件：
初始化引脚：
（2）初始化DS18B20：
（3）DS18B20写入一位 0/1：
（4）DS18B20读取一位 0/1：
（5）DS18B20写入一个字节：
（6）DS18B20读取一个字节：
（7）DS18B20读取温度：
（8）主函数：
编辑
四、示例：
（1）DS18B20操作示例：
（2）DS18B20操作示例：
编辑五、DS18B20其他说明：
（1）DS18B20方框图：
（2）测温操作：
编辑（3）报警操作信号：
（4）DS18B20供电：
（5）64位的激光光刻只读存储器（ROM）:
（6）存储器：
编辑 （7）配置寄存器：
（8）CRC：
（9）单总线系统：
六、示例代码下载：
一、DS18B20温度传感器：
（1）描述：
DS18B20数字温度计提供9位到12位的摄氏度温度测量，并具有带非易失性用户可编程的上限和下限触发点的报警功能。DS18B20通过定义仅需要一条数据线（和地线）与中央微处理器通信的1-Wire总线进行通信。它的工作温度范围是-55°C至+125°C，在-10°C至+85°C的范围内准确度为±0.5°C。此外，DS18B20可以直接从数据线（“寄生电源”）获取电源，从而消除了对外部电源的需求。
每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，允许多个DS18B20在同一个1-Wire总线上工作。因此，使用一个微处理器控制分布在较大区域上的许多DS18B20是很简单的。可以从这个特性中受益的应用包括HVAC环境控制、建筑物、设备或机械内部的温度监测系统，以及过程监控和控制系统。
（2）特点：
（3）引脚图及其定义：
（4）使用的DS18B20模块：
二、DS18B20功能命令集：
在DS18B20的1-Wire通信协议中，主机（微控制器）可以通过一系列ROM命令来识别和选择总线上的特定设备。
（1）搜索ROM命令（Search ROM [F0h]）：
（2）读取ROM命令（Read ROM [33h]）：
（3）匹配ROM命令（Match ROM [55H]）：
（4）跳过ROM命令（Skip ROM [CCh]）：
（5）报警搜索命令（Alarm Search [ECh]）：
在ROM命令之后，主机可以发出DS18B20功能命令来与DS18B20进行通信：
（6）转换温度命令（Convert T [44h]）：
启动一次温度测量。转换完成后，结果存储在暂存器的两字节温度寄存器中，然后DS18B20返回低功耗空闲状态。
（7）写入暂存器命令（Write Scratchpad [4Eh]）：
允许主机向DS18B20的暂存器写入3个字节的数据，包括报警上下限寄存器（TH和TL）和配置寄存器。
（8）读取暂存器命令（Read Scratchpad [BEh]）：
允许主机读取暂存器的内容，包括温度值、报警上下限和配置寄存器。
（9）复制暂存器命令（Copy Scratchpad [48h]）：
将暂存器中的报警上下限和配置寄存器的内容复制到EEPROM中。
（10）回召E2命令（Recall E2 [B8h]）：
从EEPROM中回召报警上下限和配置数据到暂存器。
（11）读取电源命令（Read Power Supply [B4h]）：
主机使用这个命令来确定总线上的任何DS18B20是否使用寄生电源模式。
三、 读取步骤：
（1）初始化1-Wire总线：
头文件：
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
#include "stm32f10x.h"
#define DS18B20_PORT GPIOA
#define DS18B20_PIN GPIO_Pin_1
// 初始化GPIO PA1 用于DS18B20
void DS18B20_Init(void);
// DS18B20复位时序(初始化)
u8 DS18B20_Reset(void) ;
// DS18B20写入一位 0/1
void DS18B20_WriteBit(uint8_t bit);
// DS18B20读取一位 0/1
uint8_t DS18B20_ReadBit(void) ;
// DS18B20写入一个字节
void DS18B20_WriteByte(uint8_t byte);
// DS18B20读取一个字节
uint8_t DS18B20_ReadByte(void);
// DS18B20读取温度
float DS18B20_ReadTemperature(void);
#endif
初始化引脚：
// 初始化GPIO PA1 用于DS18B20
void DS18B20_Init(void) {
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); // 将PA1设置为高电平
}
（2）初始化DS18B20：
// DS18B20复位时序(初始化)
u8 DS18B20_Reset(void) {
GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(750);
GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(70);
if(GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)==1){
Delay_us(200);
return 0;
}else {
Delay_us(200);
return 1;
}
}
（3）DS18B20写入一位 0/1：
// DS18B20写入一位 0/1
void DS18B20_WriteBit(uint8_t bit) {
if (bit) { // 写入1
GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(5);
GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(60);
} else { // 写入0
GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(60);
GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);
Delay_us(5); // 释放总线
}
}
（4）DS18B20读取一位 0/1：
// DS18B20读取一位 0/1
uint8_t DS18B20_ReadBit(void) {
uint8_t bit_value = 0;
GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); // 拉低总线，准备读取
Delay_us(2); // 给总线一个短暂的低电平
GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); // 释放总线
Delay_us(13); // 等待DS18B20驱动总线
if (GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN) == 1) {
bit_value = 1;
Delay_us(50); // 补足剩余的延时
return bit_value;
}else{
Delay_us(50); // 补足剩余的延时
return bit_value;// 如果DS18B20将总线拉低，则读取为1
}
}
（5）DS18B20写入一个字节：
// DS18B20写入一个字节
void DS18B20_WriteByte(uint8_t byte) {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
// 提取当前位的值
uint8_t bit = (byte >> i) & 0x01;
// 写入这一位
DS18B20_WriteBit(bit);
}
}（6）DS18B20读取一个字节：
// DS18B20读取一个字节
uint8_t DS18B20_ReadByte(void) {
uint8_t byte = 0;
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
uint8_t bit = DS18B20_ReadBit();
// 将读取到的位左移至正确的位置
byte |= (bit << i);
}
return byte;
}
（7）DS18B20读取温度：
// DS18B20读取温度
float DS18B20_ReadTemperature(void) {
uint8_t low, high;
int16_t raw_temp;
// 初始化DS18B20
DS18B20_Init();
// 重置DS18B20
if (DS18B20_Reset() == 0) {
// 传感器未连接
return -1; // 返回-1表示传感器未连接
}
// 发送“读取温度”命令
DS18B20_WriteByte(0xcc); // 跳过ROM命令
DS18B20_WriteByte(0x44); // 读取温度命令
// 等待转换完成
Delay_ms(750); // DS18B20转换时间最长为750ms
// 重置DS18B20
if (DS18B20_Reset() == 0) {
// 传感器未连接
return -1; // 返回-1表示传感器未连接
}
// 发送“读取暂存器”命令
DS18B20_WriteByte(0xcc); // 跳过ROM命令
DS18B20_WriteByte(0xbe); // 读取暂存器命令
low = DS18B20_ReadByte(); // 读取低字节
high = DS18B20_ReadByte(); // 读取高字节
// 组合成完整的温度值
raw_temp = ((int16_t)high << 8) | low;
// 检查温度值是否有效
if (raw_temp == -32768) { // 检查是否为-32768，表示传感器故障
return -1; // 返回-1表示读取失败
}
// 处理负温度值
if (raw_temp & 0x8000) { // 如果符号位为1
raw_temp = ~raw_temp; // 取反
raw_temp += 1; // 加1
raw_temp = -raw_temp; // 取负
}
// 转换为摄氏度
float temperature = raw_temp * 0.0625;
return temperature; // 返回浮点数温度值
}
（8）主函数：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "DS18B20.h"
int main(void)
{
/*OLED初始化*/
OLED_Init();
// 初始化DS18B20
DS18B20_Init();
// 主循环
while (1)
{
OLED_ShowString(0, 0, "temperature:", OLED_8X16);
OLED_ShowFloatNum(0, 16, DS18B20_ReadTemperature(), 5,2, OLED_8X16);
OLED_Update();
}
}
四、示例：
（1）DS18B20操作示例：
（2）DS18B20操作示例：
五、DS18B20其他说明：
（1）DS18B20方框图：
唯一标识：每个DS18B20设备都拥有一个64位的只读存储器（ROM），存储了设备的唯一序列号，这使得每个传感器都可被单独识别。
温度数据存储：传感器的高速暂存器中包含一个两字节的温度寄存器，用于存储温度传感器测量的温度数据。
温度报警设置：高速暂存器还包含两个温度报警值寄存器，即上报警（TH）和下报警（TL），以及一个配置寄存器。这些寄存器允许用户设置温度报警阈值。
可编程精度：配置寄存器允许用户选择温度测量的精度，可选的分辨率有9位、10位、11位或12位。
非易失性存储：报警值和配置数据存储在非易失性的电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）中，这意味着即使在断电的情况下，这些数据也不会丢失。
单总线通信：DS18B20通过Dallas Semiconductor的单总线协议进行通信，该协议只需要一个数据线（DQ）和一个地线，通过一个弱上拉电阻来保持总线的高电平状态。
寄生电源供电：DS18B20能够以寄生电源模式工作，这意味着它可以从单总线直接获取能量，不需要外部电源供电。当总线为高电平时，内部电容（Cpp）会充电，当总线为低电平时，电容会放电以供电。
灵活的电源选项：除了寄生电源模式，DS18B20也可以通过VDD引脚连接外部电源供电。
（2）测温操作：
温度传感器精度：
默认精度：
低功耗等待状态：
温度测量和AD转换：
温度数据存储：
温度转换状态：
寄生电源供电要求：
温度寄存器格式：
温度/数据关系：
（3）报警操作信号：
温度报警阈值：
报警阈值格式：
报警条件：
报警标识：
报警搜索命令：
报警确认：
非易失性存储：
报警处理：
（4）DS18B20供电：
外部电源供电：
寄生电源模式：
寄生电源控制回路：
寄生电源模式下的VDD引脚：
寄生电源模式的电流限制：
强上拉要求：
温度和电源模式：
电源模式的指示：
（5）64位的激光光刻只读存储器（ROM）:
在DS18B20温度传感器中，每个设备都内建了一个64位的激光光刻只读存储器（ROM），这个ROM存储了设备的唯一标识信息。这个64位编码的构成如下：
系列码（Family Code）：最前面的8位是系列码，对于DS18B20来说，这个系列码是28h。这个代码标识了设备属于Dallas/Maxim Integrated的1-Wire温度传感器家族。
序列号（Serial Number）：紧接着系列码之后的是48位序列号，这个序列号是每个设备独有的，确保了每个DS18B20设备在全球范围内都是可以识别的。
CRC（Cyclic Redundancy Check）：最后8位是CRC校验码，这个校验码是通过计算前面56位（系列码和序列号）的CRC得到的。CRC用于检测在ROM代码读取过程中可能出现的错误。
（6）存储器：
DS18B20的存储器结构包括了一个暂存器（Scratchpad）和一个非易失性电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），用于存储温度数据和配置信息。
暂存器（Scratchpad）：
非易失性EEPROM：
CRC校验码：
写入和读取操作：
从暂存器到EEPROM的拷贝：
召回EEPROM命令：
（7）配置寄存器：
配置寄存器是DS18B20存储器中非常重要的一部分，它允许用户设置温度测量的精度。以下是配置寄存器的详细解释：
配置寄存器结构：
配置寄存器的设置：
用户可以通过设置R0和R1位来配置DS18B20的温度测量精度。具体的设置如下表所示：
| R1 | R0 | 分辨率 (位) | 最大转换时间 (ms) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 9 | 93.75 (tCONV/8) |
| 0 | 1 | 10 | 187.5 (tCONV/4) |
| 1 | 0 | 11 | 375 (tCONV/2) |
| 1 | 1 | 12 | 750 (tCONV) |
默认设置：
精度与转换时间的关系：
（8）CRC：
在DS18B20的64位ROM中，CRC（循环冗余校验）字节用于确保数据的完整性。CRC是一个错误检测码，用于检测数据传输过程中可能出现的错误。
CRC的作用：
CRC的计算：
X^8 + X^5 + X^4 + 1。CRC的存储：
CRC的比较：
CRC的错误处理：
CRC的生成：
（9）单总线系统：
单总线系统是一种串行通信总线，用于连接一个主设备和多个从设备。DS18B20是这种系统中的常用从设备之一。
硬件结构：
执行序列：
单总线信号（信号类型和时序）：
六、示例代码下载：
通过网盘分享的文件：15-DS18B20模块读取
链接: https://pan.baidu.com/s/1TDrklUD8ns_2mFGLgW2WKw?pwd=aq7r 提取码: aq7r
作者：The_xz
