【STM32+HAL】DS18B20读取环境温度

一、准备工作

有关CUBEMX的初始化配置，参见我的另一篇blog：【STM32+HAL】CUBEMX初始化配置

二、所用工具

1、芯片： STM32F407VET6

2、IDE： MDK-Keil软件

3、库文件：STM32F4xxHAL库

三、实现功能

串口打印当前温度值

四、HAL库配置

1、选择IO口连接输入输出端口DQ

2、打开串口

至此，HAL库配置完毕

五、Keil填写代码

1、us级延时函数

#define CPU_FREQUENCY_MHZ 168				/* CPU主频，根据实际进行修改 */


/**
 * 此延时函数代码适用于HAL库
 */
void delay_us(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.c

“ DS18B20 传感器的温度数据是以 0.0625 摄氏度为单位进行编码的。因此，为了得到实际的温度值，需要将读取到的原始数据乘以 0.0625。”

文中我先 *6.25，再在结果输出时 /100.0f，如此得到小数点后两位的精度

#include "ds18b20.h"
//#include "tim.h"
#include "main.h"



#define CPU_FREQUENCY_MHZ 168				/* CPU主频，根据实际进行修改 */



/**
 * 此延时函数代码适用于HAL库
 */
void delay_us(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;
    }
}



static void DS18B20_IO_Init(void)
{
	/* 总线空闲为高电平 */
	HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_Port, DS18B20_Pin, GPIO_PIN_SET);
}

static void DS18B20_IO_OUT(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
    HAL_GPIO_Init(DS18B20_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

static void DS18B20_IO_IN(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;
    HAL_GPIO_Init(DS18B20_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
}

static void DS18B20_DQ_OUT(int state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_GPIO_Port, DS18B20_Pin, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

static int DS18B20_DQ_IN(void)
{
    return HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_GPIO_Port, DS18B20_Pin) == GPIO_PIN_SET ? 1 : 0;
}






///
///  DS18B20驱动
///
///


//复位DS18B20
void DS18B20_Rst(void)
{
    DS18B20_IO_OUT(); 	//SET PA0 OUTPUT
    DS18B20_DQ_OUT(0); 	//拉低DQ
    delay_us(600);    	//拉低600us
    DS18B20_DQ_OUT(1); 	//DQ=1
    delay_us(40);     	//40US
}





//等待DS18B20的回应
//返回1:未检测到DS18B20的存在
//返回0:存在
uint8_t DS18B20_Check(void)
{
    uint8_t 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
uint8_t DS18B20_Read_Bit(void) 			 // read one bit
{
    uint8_t 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
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void)    // read one byte
{
    uint8_t 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(uint8_t dat)
{
    uint8_t j;
    uint8_t 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
uint8_t DS18B20_Init(void)
{
	DS18B20_IO_Init();
    DS18B20_Rst();
    return DS18B20_Check();
}




//从ds18b20得到温度值
//精度：0.01C
//返回值：温度值 （-550~1250）
float DS18B20_Get_Temp(void)
{
    uint8_t temp;
    uint8_t TL,TH;
    short tem;

    __disable_irq();    					/* 中断可能会单总线的时序从而导致读出来的温度值不正确，所以读取之前屏蔽中断 */

    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;								//获得低八位

    __enable_irq();    						/* 再将全局中断打开 */

    tem=(float)tem * 6.25;					//转换
    if(temp) return tem / 100.0f; 			//返回温度值
    else return -tem / 100.0f;
}





/*
代码使用示例：

int main()
{
	float temp;
	while(DS18B20_Init())
	{
		printf(" ds18b20 init failed ! \r\n");
		HAL_Delay(500);
	}

	while(1)
	{
		temp = DS18B20_Get_Temp();
		printf("当前温度:%0.2f \r\n", temp);
		HAL_Delay(100);
	}
}

*/

3、DS18B20.h

#ifndef DS18B20_H__
#define DS18B20_H__

#include <stdint.h>

uint8_t DS18B20_Init(void);			//初始化DS18B20
float DS18B20_Get_Temp(void);		//获取温度
void DS18B20_Start(void);			//开始温度转换
void DS18B20_Write_Byte(uint8_t dat);//写入一个字节
uint8_t DS18B20_Read_Byte(void);	//读出一个字节
uint8_t DS18B20_Read_Bit(void);		//读出一个位
uint8_t DS18B20_Check(void);		//检测是否存在DS18B20
void DS18B20_Rst(void);				//复位DS18B20

void delay_us(uint32_t delay);

#endif

4、mian.c

#include "stdio.h"
#include "ds18b20.h"

float temp;

int main(void)
{
	while(DS18B20_Init())
	{
		printf(" ds18b20 init failed ! \r\n");
		HAL_Delay(500);
	}

  while (1)
  {
	temp = DS18B20_Get_Temp();
	printf("%.2f\r\n", temp);
	HAL_Delay(1);
  }
}

六、巨人之肩

STM32 HAL库 DS18B20读取温度值

【常用传感器】DS18B20温度传感器原理详解及例程代码

七、源码提供

资源【STM32+HAL】DS18B20读取环境温度

八、结语

本人能力有限，代码未必是最优解，若有可改进之处望在评论区留言，采纳有赏~