[其他ST产品] STM32F4_DS18B20红外温度传感器

#include "stm32f4xx.h"                 

#include "delay.h"

#include "usart.h"

#include "LED.h"

#include "lcd.h"

#include "Key.h"

#include "usmart.h"

#include "DS18B20.h"

 

//LCD状态设置函数

void led_set(u8 sta)//只要工程目录下有usmart调试函数，主函数就必须调用这两个函数

{

        LED1=sta;

}

//函数参数调用测试函数

void test_fun(void(*ledset)(u8),u8 sta)

{

        led_set(sta);

}

 

int main(void)

{

        u8 t=0;

        short temperature;

        delay_init(168);

        uart_init(115200);

        

        LED_Init();

        LCD_Init();

        POINT_COLOR=RED;

        LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");

        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,"2023/06/22");

        

        while(DS18B20_Init()) //初始化返回值是检验DS18B20能否被开发板检测到，返回1也就是未检测到DS18B20

        {

                LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 ERROR");

                delay_ms(200);

                LCD_Fill(30,130,239,130+16,WHITE); //清屏，清屏的范围是：x 30~239；y 130~130+16，也就是左边130行往下清两行

                delay_ms(200);

        }

        LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"DS18B20 OK");        

        POINT_COLOR=BLUE;

        LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Temp:   . C");

        while(1)

        {

                if(t%10==0) //每100ms读取一次

                {

                        temperature=DS18B20_Get_Temperature(); //调用读取温度函数，将读到的十进制数赋值给temperature

                        if(temperature<0) //温度为负

                        {

                                LCD_ShowChar(30+5*8,150,'-',16,0);  //显示负号

                                temperature=-temperature;  //负数变正数

                        }

                        else

                        {

                                LCD_ShowChar(30+5*8,150,' ',16,0); //去掉负号

                        }

                        LCD_ShowNum(30+5*8+8,150,temperature/10,2,16); //显示整数位

                        //30+5*8+8：30起始坐标，5*8表示Temp:占用的字节，8表示的是符号位占用的字节

                        LCD_ShowNum(30+5*8+4*8,150,temperature%10,1,16); //显示小数部分

                }

                delay_ms(10);

                t++;

                if(t==20)

                {

                        t=0;

                        LED0=!LED0;

                }

        }

}

 

 

 

#include "stm32f4xx.h"           

#include "DS18B20.h"

#include "delay.h"

 

//复位DS18B20

void DS18B20_Reset(void)

{

        //复位的时序是：主机输出低电平，保持低电平至少480us，以产生复位脉冲。

        //接着主机释放总线，4.7K上拉电阻将单总线拉高，延迟15~60us。

        DS18B20_IO_OUT();  //整个单总线协议，除了应答信号是从机DS18B20发的，其余的信号都是主机发的，因此在发送这些信号时，都需要将主机的GPIO模式设置为输出模式

        DS18B20_DQ_OUT=0;  //主机输出低电平

        delay_us(750);     //保持低电平至少480us，以产生复位脉冲。这里设置750us

        DS18B20_DQ_OUT=1;  //主机释放总线，4.7K上拉电阻将单总线拉高.

        delay_us(15);      //延迟15~60us。这里设置为15us

}

//应答脉冲，也就是等待DS18B20的回应

//返回1：开发板上未检测到DS18B20的存在

//返回0：DS18B20存在

u8 DS18B20_CheckExist(void)

{

        //应答信号的时序是：在复位脉冲时序结束后，DS18B20 拉低总线 60~240 us，以产生低电平应答脉冲。

        u8 Existence=0;

        DS18B20_IO_IN();   //IO引脚设置为输入模式，以便MCU可以接收到DS18B20的返回应答

        while(DS18B20_DQ_IN && Existence<200)//按位与&&操作：两个条件都成立即可进入该while循环

        //应答信号的时序规定：DS18B20需要拉低总线 60~240 us，以产生低电平应答脉冲。

        //DS18B20_DQ_IN是DS18B20发送给主机的信号，如果为真，则意味着DS18B20没有拉低总线，也就没有产生低电平应答脉冲

        //Existence<200：等待从机响应的时间，主机给一个复位信号，从机返回应答需要有一个缓冲时间，这里我们设置200us；换言之，如果超过200us，DS18B20还没有返回应答，则认为开发板没有接DS18B20

        {

                Existence++;

                delay_us(1);

        }//离开while循环时，DS18B20_DQ_IN一定是等于0，处于低电平，或者Existence>200，所以接下来需要判断究竟是哪个条件成立了

        if(Existence>=200)//缓冲时间超过200us的情况

                return 1; //认为开发板上未检测到DS18B20的存在

        else             //DS18B20存在

                Existence=0;  //为总线延迟240us做准备

        while(!DS18B20_DQ_IN && Existence<240)

                //应答信号的时序规定：DS18B20需要拉低总线 60~240 us，以产生低电平应答脉冲。

                //该程序表示引脚收到低电平，并且通过循环延迟了240us

        {

                Existence++;

                delay_us(1);

        }

        if(Existence>=240) //单总线时序规定应答信号需要拉低总线60~240us，这里设置的是239；大于240，违反时序，一定是return 0

                return 1;

        return 0;

}

//从DS18B20读一个位

//返回值：1/0

u8 DS18B20_Read_Bit(void)

{

        //读一位的时序是：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，延时50us；读时序至少需要60us

        //主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线的状态。

        u8 data;

        DS18B20_IO_OUT(); //主机读从机，IO引脚输出模式

        DS18B20_DQ_OUT=0; //主机输出低电平

        delay_us(2);      //主机输出低电平延时2us

        DS18B20_DQ_OUT=1; //主机在读时序期间必须释放总线

        DS18B20_IO_IN();  //主机转入输入模式

        delay_us(12);     //主机转入输入模式延时12us

        if(DS18B20_DQ_IN) //读取单总线当前的电平，读的值就是引脚输入的电平值

                data=1;

        else

                data=0;

        delay_us(50);     //延时50us

        return data;

}

//从DS18B20读一个字节

//返回值：读到的数据

u8 DS18B20_Read_Byte(void)

{

        u8 i,j,data;

        data=0;

        for(i=1;i<=8;i++)  //读一个字节就是在读一位的基础之上循环8次得到的，低位在前

        {

                j=DS18B20_Read_Bit(); //将读到的那一位给到j

                data=(j<<7)|(data>>1);

                //该代码这样理解：第一次data初始化为0，右移一位还是0；j<<7 会将读到的那一位给到最高位，1和0进行或运算，是1还是1，是0还是0

                //第二次循环的时候，data不再是0了，而是第一次得到的8位(最高位是第一次接收的值，其余位都是0)；data>>1，表示第一次的最高位放到次高位上，

        //最高位通过本次循环的j<<7来存放最高位，这样或运算以后，第一次接收的放在次高位，第二次接收的放在最高位

                //每循环一次，上一次的8位数据就会整体右移一位，腾出的最高位给本次接收的那一位存放；循环八次，即可得到数据，并且还是低位在前的。

        }

        return data;

}

//写一个字节到DS18B20

//data：要写入的字节

void DS18B20_Write_Byte(u8 data)

{

        //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

        //所有写时序至少60us

        u8 j;

        u8 testb; //该变量用于记录要写的字节是逻辑1还是逻辑0

        DS18B20_IO_OUT(); //主机写字节到DS18B20，主机设置为输出模式

        for(j=1;j<=8;j++)

        {

                testb=data&0x01;  //单总线协议发送时是低位在前，所以先取出最低位进行发送

                data=data>>1;     //每取一次最低位，就将次低位右移到最低位，为下一次取最低位做准备

                //单总线协议下：逻辑1和逻辑0的写时序是不一样的，所以需要进行判断分开写

                if(testb)  //逻辑1

                {

                        DS18B20_DQ_OUT=0;  //主机输出低电平

                        delay_us(2);           //延时2us

                        DS18B20_DQ_OUT=1;  //释放总线

                        delay_us(60);           //延时60us

                }

                else           //逻辑0

                {

                        DS18B20_DQ_OUT=0;  //主机输出低电平

                        delay_us(60);           //延时60us

                        DS18B20_DQ_OUT=1;  //释放总线

                        delay_us(2);           //延时2us

                }

        }

}

//温度转换

void DS18B20_StartConvert(void)

{

        //温度转化的时序是：初始化(复位)，然后跳过ROM，最后发送开始温度转换的数据帧

        DS18B20_Reset();  //初始化(复位)

        DS18B20_CheckExist();  //DS18B20应答

        DS18B20_Write_Byte(DS18B20_SKIP_ROM); //写时序跳过ROM

        DS18B20_Write_Byte(DS18B20_CONVERT_T); //发送开始温度转换的数据帧

}

//初始化DS18B20的IO口、DQ，同时检测DS18B20的存在

//返回1:不存在

//返回0:存在 

u8 DS18B20_Init(void)

{

        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);  //使能GPIOG时钟

        

        //GPIOG9

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //默认GPIO的模式是输出

        GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;

        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

        GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);

        

        DS18B20_Reset(); //复位时序

        return DS18B20_CheckExist(); //返回值是检测DS18B20是否存在

}

//从DS18B20得到温度值

//精度：0.1C

//返回值：温度值(-550~+1250)

//这里需要注意，精度是0.1C，并且测的的温度返回值是温度值(-550~+1250)

//根据DS18B20芯片手册记录：该传感器的测量范围是：-55~+125℃ ，所以相当于返回值放大了10倍

short DS18B20_Get_Temperature(void)

{

        //温度读取的时序是：最先进行温度转换，复位(初始化)，然后跳过ROM，紧接着读暂存器，最后进行连续的读操作，分别读出低8位和高8位

        u8 temp;

        u8 TLSB,THSB;

        short temperature; //short短整型是16位

        DS18B20_StartConvert(); //进行温度转换

        DS18B20_Reset();   //复位(初始化)

        DS18B20_CheckExist(); //检查DS18B20是否存在

        DS18B20_Write_Byte(DS18B20_SKIP_ROM); //跳过ROM

        DS18B20_Write_Byte(DS18B20_READ_SCRATCHPAD); //读暂存器

        

        TLSB=DS18B20_Read_Byte(); //连续的读操作，读出低8位

        THSB=DS18B20_Read_Byte(); //连续的读操作，读出高8位

        

        if(THSB>7)

        {

                THSB=~THSB;

                TLSB=~TLSB;

                temp=0;  //表示温度为负

                //这里解释一下，为什么THSB>7，温度就是负的？

                //因为温度存储的寄存器是16位，高5位是温度状态位，高5位为0时，表示温度是正的；高5位为1时，表示温度是负的；

                //7的八位二进制是：0000 0111 ，对应的高5位正好是0，如果大于7，那么对应的二进制就是1111 1111 因为高5位是状态位，要么全为0，要么全为1

        }

        else

        {

                temp=1;  //表示温度为正

        }

        temperature=THSB;

        temperature=temperature<<8; //将低8位放到次低8位上

        temperature=temperature+TLSB; //获得低8位

        temperature=(double)temperature*0.625; //温度从二进制转换成十进制。我们表达温度不会说0000 0265摄氏度，我们只会说30摄氏度

        //这里解释一下，为什么乘以0.625就能实现温度从二进制转换到十进制数？

        //DS18B20的转换精度是9~12位，为了提高精度通常采用的都是12位，12位的最低位权是1/16=0.0625，所以说温度寄存器中的值都是以0.0625为步进的

        //换言之就是：温度每波动一次都是要么+0.0625，要么-0.0625，而不会出现温度上升0.01，或者下降0.01的情况。

        //所以温度寄存器中的值就是温度值的二进制乘以0.0625，得到的就是实际的十进制数；

        //程序中之所以乘0.625是因为返回值返回的温度是-550~+1250，返回温度相对于实际的温度范围放大了十倍，所以转换的步进值也要放大10倍，即0.625

        if(temp)

        {

                return temperature;

        }

        else

                return -temperature; //这里默认只输入正的温度值

}

 

 

 

#ifndef _DS18B20__H_

#define _DS18B20__H_

#include "sys.h"

 

//IO方向设置

//该宏定义方式是通过位段的方式来定义的，通过调用GPIO的模式寄存器来设置相关位，其中00：输入模式 01：输出模式

//位段操作分两步：第一步将所要操作位清空，使用与&操作符完成；第二步将清空的位设置为相应的值，按设置的值输出相应的模式

//GPIO状态寄存器是32位寄存器，每两个位控制一个GPIO引脚，所以总共控制15个引脚

//本次我们操作的对象是PG9引脚，也就对应于寄存器的18位、19位

#define DS18B20_IO_IN()  {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOG->MODER|=0<<9*2;}        //PG9输入模式

//将18/19位清空，使用&操作符完成；2*9表示每两个位控制一个引脚，先找到PG9所在的两个位

//3的32位二进制是：                        0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

//左移18位得到的是：                        0000 0000 0000 1100 0000 0000 0000 0000

//取反得到的是：                            1111 1111 1111 0011 1111 1111 1111 1111

//和最初的32位二进制按位与： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 此时就设置了18 19位00，表示将这两位清空

//0的32位二进制是：          0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

//0左移18位，|或操作符：     0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 此时就将18位、19位设置成了00，表示输入模式

#define DS18B20_IO_OUT() {GPIOG->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOG->MODER|=1<<9*2;}         //PG9输出模式

//同理设置PG9输出模式，将第18 19位设置为01即可。

 

//IO操作函数

#define DS18B20_DQ_OUT PGout(9)  //PG9设置为输出模式

#define DS18B20_DQ_IN PGin(9)    //PG9设置为输入模式

 

//DS18B20数据帧

#define DS18B20_SKIP_ROM 0xCC

#define DS18B20_CONVERT_T 0x44

#define DS18B20_READ_SCRATCHPAD 0xBE

 

 

void DS18B20_Reset(void);

u8 DS18B20_CheckExist(void);

u8 DS18B20_Read_Bit(void);

u8 DS18B20_Read_Byte(void);

void DS18B20_Write_Byte(u8 data);

void DS18B20_StartConvert(void);

u8 DS18B20_Init(void);

short DS18B20_Get_Temperature(void);

 

#endif