野火stm32开发板给定一个脉冲程序_阿波罗 STM32F767 开发板资料连载第38章 数字温度传感器实验...

本文主要是介绍野火stm32开发板给定一个脉冲程序_阿波罗 STM32F767 开发板资料连载第38章 数字温度传感器实验...,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1)实验平台:alientek 阿波罗 STM32F767 开发板

2)摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号,获取更多资料:正点原子

http://weixin.qq.com/r/hEhUTLbEdesKrfIv9x2W (二维码自动识别)

第三十八章 DS18B20 数字温度传感器实验

STM32 虽然内部自带了温度传感器,但是因为芯片温升较大等问题,与实际温度差别较大,

所以,本章我们将向大家介绍如何通过 STM32 来读取外部数字温度传感器的温度,来得到较

为准确的环境温度。在本章中,我们将学习使用单总线技术,通过它来实现 STM32 和外部温

度传感器(DS18B20)的通信,并把从温度传感器得到的温度显示在 LCD 模块上。本章分为如

下几个部分:

38.1 DS18B20 简介

38.2 硬件设计

38.3 软件设计

38.4 下载验证

38.1 DS18B20 简介

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

统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

数字化温度传感器。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,

从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

度直接以“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,

并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 3~5.5V 的电压

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存

储在 EEPROM 中,掉电后依然保存。其内部结构如图 38.1.1 所示:

3ecefaa04f021f19005ca8aa3555042f.png

图 38.1.1 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

DS18B20 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

DS18B20 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 作用

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 DS18B20。

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

号类型: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,

都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

这几个信号的时序:

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

us,,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,

并进入接收模式(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

至少需要 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,

延时 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,

延时 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,

必须马上产生读时序,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 的数据手册。

38.2 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) LCD 模块

3) PCF8574T

4) DS18B20 温度传感器

前3部分,在之前的实例已经介绍过了,而DS18B20温度传感器属于外部器件(板上没有

直接焊接),这里也不介绍。本章,我们仅介绍开发板上DS18B20接口和STM32的连接电路,

如图38.2.1所示:

dc56d532d1165f4601edcb18a6bb6c5a.png

图 38.2.1 DS18B20 接口与 STM32 的连接电路图

从上图可以看出,我们使用的是STM32的PB12来连接U10的DQ引脚,图中U10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。这里,

1WIRE_DQ 和 IIC_INT(PCF8574T 用)是共用 PB12 的,所以他们不能同时使用。

注意:为了让 PCF8574T 释放 IIC_INT 脚(复位 INT),需要对 PCF8574T 进行一次读

取操作,否则无法正常读取 DS18B20/DHT11!!!

DS18B20 只用到 U10 的 3 个引脚(U10 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。连接示意图如图 38.2.2 所示:

f022d8295d5b5eef434f1a916631653e.png

图 38.2.2 DS18B20 连接示意图

从上图可以看出,DS18B20 的平面部分(有字的那面)应该朝内,而曲面部分朝外。然后

插入如图所示的三个孔内。

38.3 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:

//复位 DS18B20

void DS18B20_Rst(void)

{

DS18B20_IO_OUT();

//设置为输出

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(); //设置为输入

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)

{

u8 data;

DS18B20_IO_OUT(); //设置为输出

DS18B20_DQ_OUT(0);

delay_us(2);

DS18B20_DQ_OUT(1);

DS18B20_IO_IN(); //设置为输入

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)

{

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(); //设置为输出

for (j=1;j<=8;j++)

{

testb=dat&0x01;

dat=dat>>1;

if(testb) // 写 1

{

DS18B20_DQ_OUT(0);

delay_us(2);

DS18B20_DQ_OUT(1);

delay_us(60);

}

else //写 0

{

DS18B20_DQ_OUT(0);

delay_us(60);

DS18B20_DQ_OUT(1);

delay_us(2);

}

}

}

//开始温度转换

void DS18B20_Start(void)

{

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_Initure;

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

//开启 GPIOB 时钟

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_12;

//PB12

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;

//上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;

//高速

HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);

//初始化

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 (); //开始转换

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=(double)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型数据,返回值的

范围为-550~1250,其实就是温度值扩大了 10 倍。

接下来我们打开 ds18b20.h,可以看到跟 IIC 实验代码很类似,这里我们不做过多讲解。接

下来我们看看主函数代码:

int main(void)

{

u8 t=0;

short temperature;

Cache_Enable(); //打开 L1-Cache

HAL_Init();

//初始化 HAL 库

Stm32_Clock_Init(432,25,2,9); //设置时钟,216Mhz

…//此处省略部分初始化代码

LCD_Init();

//初始化 LCD

PCF8574_Init();

//初始化 PCF8574

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Apollo STM32F4&F7");

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,"2016/1/16");

PCF8574_ReadBit(BEEP_IO); //由于DS18B20和PCF8574的中断引脚共用一个IO,

/所以在初始化 DS18B20 之前要先读取一次 PCF8574 的任意一个 IO,使其释

//放掉中断引脚所占用的 IO(PB12 引脚),否则初始化 DS18B20 会出问题

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

{

PCF8574_ReadBit(BEEP_IO);

//读取一次 PCF8574 的任意一个 IO,使其释放掉 PB12 引脚,

//否则读取 DS18B20 可能会出问题

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_Toggle;

}

}

}

主函数代码比较简单,一系列硬件初始化后,在循环中调用 DS18B20_Get_Temp 函数获取

温度值,然后显示在 LCD 上。至此,我们本章的软件设计就结束了。

38.4 下载验证

在代码编译成功之后,我们通过下载代码到 ALIENTEK 阿波罗 STM32 开发板上,可以看

到 LCD 显示开始显示当前的温度值(假定 DS18B20 已经接上去了),如图 38.4.1 所示:

24f77da3e9714f37ba86b3e7dc435cc3.png

图 38.4.1 DS18B20 实验效果图

该程序还可以读取并显示负温度值的,只是由于本人在广州,是没办法看到了(除非放到

冰箱),具备条件的读者可以测试一下。

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