STM32-HAL库 驱动DS18B20温度传感器 -- 2024.10.8
目录一、教程简介
二、驱动理论讲解
三、CubeMX生成底层代码
四、Keil5编写代码
五、实验效果
一、教程简介
本教程面向初学者，只介绍DS18B20的常用功能，但也能满意大部分的运用需求。跟着本教程操作，可在10分钟内解决DS18b20通信难题。
二、驱动理论讲解
DS18b20支持多传感器共用一个引脚，但本教程只教利用一个温湿度传感器。利用DS18b20可分为下面两个步骤进行
（一）初始化：
1、将引脚初始化为推挽输出、上拉。
2、发送复位脉冲：引脚输出大于480us的低电平复位信号（发起600us），延时600us之后，需将引脚拉高并延时15us。
3、检测存在脉冲：将引脚设置为上拉输入，并检测低电平到来的时间，若高出100us还没检测到低电平，则初始化失败。检测到低电平后开始盘算时间，若低高出240us还没检测到高电平，则初始化失败。
（二）获取温度：
1、配置单DS18b20模式：重复初始化操作后发送下令：0xCC
2、发送温度转换下令：发送0x44
3、配置单DS18b20模式：重复初始化操作后发送下令：0xCC
4、发送读取下令：发送0xBE
5、吸收两个字节的温度数据
三、CubeMX生成底层代码
1、芯片选择：这里选用STM32F103C8t6
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/29dd6819ab7542b5ad040241d346d111.png
2、配置Debug模式
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/4063795c36424fb89f5bb06332947442.png
3、 配置外部高速时钟
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7255b072836c4faab741aa2ba21507e3.png
4、 配置时钟速率
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/406c3aba38774b058b8a49c0b2e0bb4c.png
5、 配置DS18b20引脚
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/b13b35902a804b9d88c12c022804982f.png
6、配置串口
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e367016f7df548d9ae8db0668f3e2daf.png
7、输出工程文件
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/cd46de795f784d76a2ba671c56c743e6.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/577d602509144d50b463eb66a71eca8f.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/81d822913fda4e1ca5a0cb39c86b83c6.png
四、Keil5编写代码
1、ds18b20.c 代码
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "ds18b20.h"
/**
* 函数功能: DS18B20 初始化函数
* 返 回 值: 1为初始化失败，0为初始化成功
*/
uint8_t DS18B20_Init(void)
{
DS18B20_Mode_Out_PP(); //推挽输出模式
DS18B20_Dout_HIGH(); //输出高电平
DS18B20_Rst(); //输出复位脉冲
return DS18B20_Presence (); //返回响应情况
}
/**
* 函数功能: 使DS18B20-DATA引脚变为上拉输入模式
*/
static void DS18B20_Mode_IPU(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* 串口外设功能GPIO配置 */
GPIO_InitStruct.Pin = DS18b20_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode= GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull= GPIO_PULLUP;
HAL_GPIO_Init(DS18b20_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}
/**
* 函数功能: 使DS18B20-DATA引脚变为推挽输出模式
*/
static void DS18B20_Mode_Out_PP(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
/* 串口外设功能GPIO配置 */
GPIO_InitStruct.Pin = DS18b20_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(DS18b20_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}
/**
* 函数功能: 主机给从机发送复位脉冲
*/
static void DS18B20_Rst(void)
{
DS18B20_Mode_Out_PP(); /* 主机设置为推挽输出 */
DS18B20_Dout_LOW(); /* 主机输出低电平 */
DS18B20_Delay(750); /* 主机至少产生480us的低电平复位信号 */
DS18B20_Dout_HIGH(); /* 主机在产生复位信号后，需将总线拉高 */
DS18B20_Delay(15); /* 从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个存在脉冲 */
}
/**
* 函数功能: 检测从机给主机返回的存在脉冲
* 返 回 值: 0：成功，1：失败
*/
static uint8_t DS18B20_Presence(void)
{
uint8_t pulse_time = 0;
/* 主机设置为上拉输入 */
DS18B20_Mode_IPU();
/* 等待存在脉冲的到来，存在脉冲为一个60~240us的低电平信号
* 如果存在脉冲没有来则做超时处理，从机接收到主机的复位信号后，会在15~60us后给主机发一个存在脉冲
*/
while( DS18B20_Data_IN() && pulse_time<100 )
{
pulse_time++;
DS18B20_Delay(1);
}
/* 经过100us后，存在脉冲都还没有到来*/
if( pulse_time >=100 )
return 1;
else
pulse_time = 0;
/* 存在脉冲到来，且存在的时间不能超过240us */
while( !DS18B20_Data_IN() && pulse_time<240 )
{
pulse_time++;
DS18B20_Delay(1);
}
if( pulse_time >=240 )
return 1;
else
return 0;
}
/**
* 函数功能: 从DS18B20读取一个bit
* 返 回 值: 读取到的数据
*/
static uint8_t DS18B20_ReadBit(void)
{
uint8_t dat;
/* 读0和读1的时间至少要大于60us */
DS18B20_Mode_Out_PP();
/* 读时间的起始：必须由主机产生 >1us <15us 的低电平信号 */
DS18B20_Dout_LOW();
DS18B20_Delay(10);
/* 设置成输入，释放总线，由外部上拉电阻将总线拉高 */
DS18B20_Mode_IPU();
//Delay_us(2);
if( DS18B20_Data_IN() == SET )
dat = 1;
else
dat = 0;
/* 这个延时参数请参考时序图 */
DS18B20_Delay(45);
return dat;
}
/**
* 函数功能: 从DS18B20读一个字节，低位先行
* 返 回 值: 读到的数据
*/
static uint8_t DS18B20_ReadByte(void)
{
uint8_t i, j, dat = 0;
for(i=0; i<8; i++)
{
j = DS18B20_ReadBit();
dat = (dat) | (j<<i);
}
return dat;
}
/**
* 函数功能: 写一个字节到DS18B20，低位先行
* 输入参数: dat：待写入数据
*/
static void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat)
{
uint8_t i, testb;
DS18B20_Mode_Out_PP();
for( i=0; i<8; i++ )
{
testb = dat&0x01;
dat = dat>>1;
/* 写0和写1的时间至少要大于60us */
if (testb)
{
DS18B20_Dout_LOW();
/* 1us < 这个延时 < 15us */
DS18B20_Delay(8);
DS18B20_Dout_HIGH();
DS18B20_Delay(58);
}
else
{
DS18B20_Dout_LOW();
/* 60us < Tx 0 < 120us */
DS18B20_Delay(70);
DS18B20_Dout_HIGH();
/* 1us < Trec(恢复时间) < 无穷大*/
DS18B20_Delay(2);
}
}
}
/**
* 函数功能: 跳过匹配 DS18B20 ROM
*/
static void DS18B20_SkipRom ( void )
{
DS18B20_Rst();
DS18B20_Presence();
DS18B20_WriteByte(0XCC); /* 跳过 ROM */
}
/**
* 函数功能: 获取 DS18B20 温度值
* 返 回 值: 浮点型温度值
*/
float DS18B20_GetTemp_SkipRom ( void )
{
uint8_t tpmsb, tplsb;
short s_tem;
float f_tem;
DS18B20_SkipRom ();
DS18B20_WriteByte(0X44); /* 开始转换 */
DS18B20_SkipRom ();
DS18B20_WriteByte(0XBE); /* 读温度值 */
tplsb = DS18B20_ReadByte();
tpmsb = DS18B20_ReadByte();
s_tem = tpmsb<<8;
s_tem = s_tem | tplsb;
if( s_tem < 0 ) /* 负温度 */
f_tem = (~s_tem+1) * 0.0625;
else
f_tem = s_tem * 0.0625;
return f_tem;
}
/**
* 微妙延时函数
* 全系列通用，只需要将宏定义CPU_FREQUENCY_MHZ根据时钟主频修改即可。
* 系统滴答定时器是HAL库初始化的，且必须有HAL库初始化。
*/
#define CPU_FREQUENCY_MHZ (int)(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000000) // 自动获取STM32时钟主频
void DS18B20_Delay(__IO uint32_t delay)
{
int last, curr, val;
int temp;
while (delay != 0)
{
temp = delay > 900 ? 900 : delay;
last = SysTick->VAL;
curr = last - CPU_FREQUENCY_MHZ * temp;
if (curr >= 0)
{
do
{
val = SysTick->VAL;
}
while ((val < last) && (val >= curr));
}
else
{
curr += CPU_FREQUENCY_MHZ * 1000;
do
{
val = SysTick->VAL;
}
while ((val <= last) || (val > curr));
}
delay -= temp;
}
}
2、ds18b20.h 代码
#ifndef __DS18B20_H
#define __DS18B20_H
/* 包含头文件 ----------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
/* 引脚操作函数宏定义 --------------------------------------------------------*/
#define DS18B20_Dout_LOW() HAL_GPIO_WritePin(DS18b20_GPIO_Port,DS18b20_Pin,GPIO_PIN_RESET)
#define DS18B20_Dout_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(DS18b20_GPIO_Port,DS18b20_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define DS18B20_Data_IN() HAL_GPIO_ReadPin(DS18b20_GPIO_Port,DS18b20_Pin)
/* 函数声明 ------------------------------------------------------------------*/
void DS18B20_Rst(void);
void DS18B20_SkipRom(void);
void DS18B20_Mode_IPU(void);
void DS18B20_Mode_Out_PP(void);
void DS18B20_WriteByte(uint8_t dat);
void DS18B20_Delay(__IO uint32_t delay);
float DS18B20_GetTemp_SkipRom(void);
uint8_t DS18B20_Init(void);
uint8_t DS18B20_ReadBit(void);
uint8_t DS18B20_Presence(void);
uint8_t DS18B20_ReadByte(void);
#endif 3、main.c 参考调用代码
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "ds18b20.h"
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
/* USER CODE END PTD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
charTx_Buf = {0};
float Temp = 0;
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/**
* @briefThe application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
while(DS18B20_Init())
{
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"DS18b20初始化失败\r\n",19,100);
HAL_Delay(1000);
}
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)"DS18b20初始化成功\r\n",19,100);
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
Temp = DS18B20_GetTemp_SkipRom();
sprintf(Tx_Buf,"温度：%0.3f \r\n",Temp);
HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)Tx_Buf,15,100);
HAL_Delay(1000);
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}
五、实验效果
通过本驱动利用DS18b20丈量出来的环境温度，与米家温湿度计丈量的效果仅仅相差0.012摄氏度，丈量精度非常可观。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/6856464209e24687b2bde1276e9e2b3f.jpeg
六、特别说明
[*]同学们在操作的过程中遇到的问题可在评论区留言，我看到后会第一时间回复。
[*]想看其他传感器的教程也可在评论区留言，我会按照大家的需求来修改教程内容。
[*]若您以为本教程对您有所帮助，请点赞、收藏，这是我持续更新的最大动力，感谢您！
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
页:
[1]