stm32f4内部温度传感器，stm32温度传感器工作原理

STM32本身内置了温度传感器，但是由于芯片温升较高等问题，与实际温度相差很大，所以本章介绍如何利用STM32读取芯片的温度来做。使用外部数字温度传感器获得更准确的环境温度。在本章中，您将学**如何使用单总线技术实现STM32与外部温度传感器（DS18B20）之间的通信，并将从温度传感器获取的温度数据通过printf 输出到串口助手上。本章分为以下学**目标： 1. 学**操作DS18B20。 1.1 DS18B20 概述DS18B20 是达拉斯半导体公司推出的一款具有“单线总线”接口的温度传感器。与传统热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型数字温度传感器，具有体积小、适用电压范围广、与微处理器接口简单等优点。简单、经济的1线总线结构可以轻松构建传感器网络，并引入了构建测量系统的新概念。测量温度范围为-55至+125C，精度为0。 5。现场温度通过“一线总线”直接数字化传输，大大提高了系统的抗干扰能力。可直接读取被测温度，并可根据实际需求通过简单编程实现9-12位数字值读取模式。我的工作时间为3:00 至5:00。 5V电压范围有多种封装格式，使系统设计灵活方便，设置的分辨率和用户设置的报警温度存储在EEPROM中，即使断电也能保留。该图显示了其内部结构。

ROM中的64位序列号是出厂前光刻的，可以认为是DS18B20的地址序列号。每个DS18B20 的64 位序列号都是唯一的。 64 位ROM 包括：前8 位是产品系列代码，接下来的48 位是DS18B20 序列号，最后8 位是之前的56 位循环冗余校验码(CRC=X8)。 +X5+X4+1)。 ROM的功能是使每个DS18B20都是独一无二的，并允许多个DS18B20连接到一条总线上。所有单总线设备都需要严格的信号时序以确保数据完整性。 DS18B20有六种信号类型：复位脉冲、确认脉冲、写0、写1、读0和读1。除确认脉冲外，所有这些信号均由主机同步。所有命令和数据首先发送字节的低位。这里我们简单介绍一下这些信号的时序。 1) 复位脉冲和响应脉冲单个总线上的所有通信都以初始化序列开始。主机输出低电平并保持低电平至少480us，以产生复位脉冲。然后主机释放总线，4.7K 上拉电阻将单总线拉高，延迟15-60 us，进入接收模式(Rx)。然后，DS18B20 将总线拉低60 至240 us，并生成低电平响应脉冲，如果为低电平，则延迟480 us。 2）写时序包括写0时序和写1时序。所有写入序列至少需要60微秒，并且两个独立写入序列之间至少需要1微秒恢复时间。两个序列均以主机将总线拉低开始。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）读时序单总线设备只有在主机发出读时序时才向主机发送数据，因此主机发出数据读命令后，从机立即产生读时序，以便发送数据。所有读取序列至少需要60s，并且两个独立读取序列之间需要至少1s的恢复时间。每个读取序列均由主机发起，主机将总线拉低至少1us。主设备必须在读取序列期间释放总线，并在序列开始后15us 内采样总线状态。一般读取时序流程如下：主机延时2us输出低电平，延时12us切换到输入模式，然后读取单总线当前电平，延时50us。了解完单总线时序后，我们来看一下DS18B20 的典型温度读取流程： DS18B20 的典型温度读取流程为： 复位发出SKIP ROM 命令（0XCC） 启动转换命令（0X44） 延迟复位SKIP 发送ROM 命令（0XCC） 发送存储器读命令（0XBE） 连续读取2 个字节的数据（温度等）。结尾。我们在这里对DS18B20 进行介绍，但更详细的介绍请参阅DS18B20 技术手册。 1.2 DS18B20电路图

从原理图中我们可以看出，DS18B20 使用的是单片机PG11。 1.3 初始化DS18B20 1. 在初始化之前，我们需要先初始化IO 端口。

/**************************************************** * **** ************************************* 函数名称： ds18b20_init* 函数功能： IO端口时钟初始化功能* 输入： 无* 输出： 无******************************************** **** * **** ******************************/void ds18b20_init(){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOG,ENABLE) ) ;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=dq;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIO_ds18b20,GPIO_InitStructure);}引脚定义在头文件中。

#define dq (GPIO_Pin_11) //PG11#define GPIO_ds18b20 GPIOG#define ds18b20_dq_H GPIO_SetBits(GPIO_ds18b20,dq)#define ds18b20_dq_L GPIO_ResetBits(GPIO_ds18b20,dq) 2. DS18B20 初始化主机发送第一次。 480 到960 微秒的低电平脉冲，然后将总线释放到高电平，并在接下来的480 微秒内检测总线。如果看到低电平，则表示总线上的设备已响应。当没有低电平时，始终存在高电平，表示总线上没有任何设备响应。 DS18B20作为从设备，一上电就检测总线上是否有低电平480到960微秒，如果有，则等待15到60微秒后总线变为高电平。关闭总线电源并通过持续60 至240 微秒的低脉冲进行响应，向主机发出设备已准备就绪的信号。如果没有检测到，则继续检查并等待。 3.初始化时序图

4、例程代码：

/**************************************************** * **** ************************************* 函数名称： ds18b20init* 函数功能： DS18B20初始化时序* 输入： 无* 输出： 无******************************************** ************** * ****** ****************************** **/void ds18b20init(){DQOUTINT();//输出ds18b20_dq_L;lay_us(480);//延迟480 微秒ds18b20_dq_H;lay_us(480);//延迟480 微秒}1.4 DS18B20 读操作下发的各种操作命令主机包括向DS18B20 写入0 和1。由写入组成的命令字节。接收数据时，进程读取同样从DS18B20 发送的0 或1。因此，首先要了解主机是如何写0、写1、读0、读1的。写入周期最短为60 微秒，最长为120 微秒。当写周期开始时，主器件将总线拉低1 微秒，以指示写周期开始。然后，如果主机想要写入0，则将总线设置为低电平，如果主机想要写入1，则将总线设置为高电平至少60微秒，直到写入周期完成，然后释放它。为了恢复总线，允许总线变高至少1 微秒。 DS18B20 检测到总线被拉低后，会等待15 微秒，并开始对总线进行15 s 至45 s 采样。采样期间总线处于高电平。这是1。如果采样期间总线为低电平，1. 读操作时序图

2. 加载运行程序

/**************************************************** * **** ************************************* 函数名称： DS18b20rd* 函数功能： DS18B20读取数据时序* 输入： 无* 输出： 值**************************************** ********** ** *** ********************************** **********/u8 DS18b20rd(){u8 i=0,value=0; for( i=0 ;i8;i++){value=1;DQOUTINT();//输出ds18b20_dq_L;//下拉Late_us(4);//延迟4 微米ds18b20_dq_H;lay_us(10);//延迟10 微米DQININT() ;//输入设置if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_ds18b20,dq)==1){ value|=0x80; //从低位读取数据}delay_us(45);//delay 45的微妙之处}返回值； }1.5 DS18B20写数据读操作的时序也分为两个过程：读0时序和读1时序。读周期开始于主机将单总线拉低1微秒，然后将单总线释放到高电平，允许DS18B20在单总线上发送数据。作为从机，DS18B20在检测到总线为低电平1微秒后开始发送数据，如果要发送0，则将总线拉低，直到读周期结束。如果要发送1，则将总线释放到高电平。主机首先将总线拉低1微秒，释放总线，并在15微秒内完成总线采样和检测，包括之前1微秒的总线电平下拉。为低电平，确认为0。如果采样期间总线为高电平，则检查为1。读取计时过程至少需要60 微秒才能完成。 1、写操作时序图

2.编写运行程序

/**************************************************** * **** ************************************* 函数名称： ds18b20wr* 函数功能： DS18B20写入数据时序* 输入： dat* 输出： 无******************************************** ********** * **** ********************************** *****/void ds18b20wr(u8 dat){u8 i=0;DQOUTINT(); //输出for(i=0;i8;i++){ds18b20_dq_L;//下拉延迟15 if((dat0x01)==1){ds18b20_dq_H;}else{ds18b20_dq_L;}delay_us( 60) ;//延迟60 Subtle ds18b20_dq_H;dat=1;//准备发送下一位数据}} 1.6 DS18B20寄存器介绍1. 内部结构DS18B20主要由四部分组成。 1）64位光刻ROM 刻刻ROM中的64位序列号是在出厂前照相刻刻的，可以认为是DS18B20的地址序列号。 64位光刻ROM的配置是前8位（地址：28H）是产品型号，接下来的48位是DS18B20的序列号，每个DS18B20都有不同的序列号。因此，这可以认为是DS18B20的地址序列码，最后8位是前面的56位循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。由于每个DS18B20都有不同的ROM数据，因此单片机可以通过一条总线对多个DS18B20进行寻址，从而达到一条总线上有多个DS18B20的目的。

2) 温度传感器3) 非易失性温度报警触发器TH 和TL4) 配置寄存器。 2. DS18B20 的存储器由高速暂存RAM 和非易失性电可擦除(E2) RAM 组成。

我们来看一下配置寄存器的第四个字节（CONFIG）。

R0 和R1 的默认设置为11。这是12 位分辨率，因此1 位代表0.0625 摄氏度。 1.7DS18B20命令介绍

1.8 温度读取操作1. 温度读取操作DS18B20 转换后的温度值以2 字节补码格式存储在高速缓存的字节0 和1 中。所以如果你只是想读取温度值，你可以只读取临时寄存器的第0和第1字节。读取一次D18B20的温度： a) 初始化DS18B20。 b) 跳过ROM操作（可以在ROM中读取DS18B20的地址、型号、配置分辨率；由于只使用了一颗DS18B20，所以不需要读取地址型号，默认的12位分辨率即可直接使用。） c) 发送温度转换命令。 d) 跳过ROM 操作。 e) 发送温度读取命令。 f) 读取温度值。 2 补码简介什么是补码？ 1) 正数的补码就是正数本身。 2) 负数的补码是将原数的符号反转并加1。 DS18B20 中存储的温度值是以补码格式存储的，因此读出的温度值将是实际温度值的补码，必须转换为原始代码。 1）如果温度为正，则原码就是补码本身，所以在12位分辨率下，温度公式为：温度值=读数值*0.06252）如果温度为负，则原码减去补码。因此，在12 位分辨率下，公式为： 温度值=-（读数减1 并取反）* 0.06253。 读取温度编程功能

/**************************************************** * **** ******************************** 函数名称： readtemp* 函数功能： DS18B2 温度寄存器设置，温度读取* 输入： 无* 输出： 值******************************************** * ****** ************************************/double readtemp() //读取温度需要复位{u16 temp;u8 a,b;double value;ds18b20init(); //初始化ds18b20wr(0xcc); //忽略发送ROM 命令ds18b20wr(0x44); //发送温度转换命令Send Late_ms (800); ds18b20init(); //ds18b20wr(0xcc); //发送ROM忽略命令ds18b20wr(0xbe); //发送临时寄存器读命令a=DS18b20rd(); //寄存器温度的低8位b=DS18b20rd();//温度位的高8位temp=b;temp=(temp8)+a;if((temp0xf800)==0xf800){temp=(~temp)+1;value=temp* (-0.0625);}else{ value=temp*0.0625; }返回值；}1.9 例程主函数

/**************************************************** * **** ***************************************** 函数名称： main* 说明： 主程序。 * 输入： 无* 输出： 无* 返回值： 无***************************************** ****************************************************** *****************/int main(){double temp;printf_init();//printf初始化ds18b20_init();//DS18B20初始化while(1){temp=readtemp (); //读取温度printf('当前温度为： %0.4lf \r \n',temp);}}主程序的作用是读取温度。其值通过printf 输出打印到串口助手，如下所示：

下载程序后，打开串口，查看DTR，然后取消。可以通过发送字符来显示。