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
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
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，
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
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，
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
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
储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。其内部结构如图 35.1.1 所示：
图 35.1.1 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
18B20 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
18B20 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
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
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，
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
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
，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，
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
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，
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，
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，
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：复位发 SKIP ROM 命令（0XCC） 发开始转换命令（0X44） 延时复
位发送 SKIP ROM 命令（0XCC） 发读存储器命令（0XBE） 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。
35.2 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，所以要做本章的实验，
大家必须找一个 DS18B20 插在预留的 18B20 接口上。
本章实验功能简介：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 100ms 左右读取一次数据，并把温度显示在 LCD 上。同样我们也是用 DS0 来指示程序
正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1） 指示灯 DS0
2） TFTLCD 模块
3） DS18B20 接口
4） DS18B20 温度传感器
我们使用的是 STM32的 PG11来连接 U13的 DQ引脚，图中 U13为 DHT11
（数字温湿度传感器）和 DS18B20 共用的一个接口， DHT11 我们将在下一章介绍。
DS18B20 只用到 U6 的 3 个引脚（U6 的 1、 2 和 3 脚），将 DS18B20 传感器插入到这个上
面就可以通过 STM32 来读取 DS18B20 的温度了。
软件设计
打开我们的 DS18B20 数字温度传感器实验工程可以看到我们添加了 ds18b20.c 文件以及其
头文件 ds18b20.h 文件，所有 ds18b20 驱动代码和相关定义都分布在这两个文件中。
打开 ds18b20.c， 该文件代码如下：
#include "ds18b20.h"
#include "delay.h"
//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)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE); //使能 PG 口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; //PORTG.11 推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO
GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_11); //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。
然后我们打开 ds18b20.h，该文件下面主要是一些 IO 口位带操作定义以及函数申明，没有
什么特别需要讲解的地方。最后打开 main.c，该文件代码如下：
int main(void)
{
u8 t=0;
short temperature;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组 2
uart_init(115200); //串口初始化为 115200
LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化 LCD
POINT_COLOR=RED; //设置字体为红色
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;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp: . C");
while(1)
{
if(t%10==0) //每 100ms 读取一次
{
temperature=DS18B20_Get_Temp();
if(temperature<0)
{
LCD_ShowChar(30+40,150,'-',16,0); //显示负号
temperature=-temperature; //转为正数
}else LCD_ShowChar(30+40,150,' ',16,0); //去掉负号
LCD_ShowNum(30+40+8,150,temperature/10,2,16); //显示正数部分
LCD_ShowNum(30+40+32,150,temperature%10,1,16); //显示小数部分
}
delay_ms(10);
t++;
if(t==20)
{
t=0;
LED0=!LED0;
}
}
}
主函数代码很简单，一系列初始化之后，就是每 100ms 读取一次 18B20 的值，然后转化为
温度后显示在 LCD 上
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18B20数字温度传感器源代码.7z
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