一、功能需求
用DS18B20实现环境温度的采样
用数码管显示: 显示一位小数, 例如 23.6
实现高温蜂鸣器报警: 超过28.0蜂鸣器响
二、分析
数码管显示, 蜂鸣器报警, 这些功能在视频教程里都已经讲过。此次作业，关键在于与DS18B20通讯，采集实时的环境温度到mcu。
三、原理分析
（1）图形化配置
配置：
选择PA17作为通信口
蜂鸣器配置，选择PA3驱动蜂鸣器，因为该蜂鸣器为低电平驱动，所以配置时拉高该io口
DS1B20的通信协议为单总线，也就是只靠一根线来进行通信。那么这个IO口就要不断改变输出输入模式，查找资料后，写成宏定义的方式
#define DS18B20_OutPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalOutput(GPIO_DS18B20_DQ_IOMUX);}
#define DS18B20_InPut_Mode() {DL_GPIO_initDigitalInput(GPIO_DS18B20_DQ_IOMUX);}为了简化通讯引脚的状态读取，以及置高低电平，使用宏定义：
#define DS18B20_DQ_OUT(x) ((x)?(DL_GPIO_setPins(GPIO_DS18B20_PORT, GPIO_DS18B20_DQ_PIN)) : (DL_GPIO_clearPins(GPIO_DS18B20_PORT, GPIO_DS18B20_DQ_PIN))) #define DS18B20_DQ_IN ( DL_GPIO_readPins(GPIO_DS18B20_PORT,GPIO_DS18B20_DQ_PIN) )
（2）1-wire协议的实现
1）初始化序列：
1-wire单总线协议通讯总是以初始化序列开始，包含一个复位脉冲和一个存在脉冲
按手册上序列图实现代码如下：
/**
* @brief 复位DS18B20
* @param 无
* @retval 无
*/
static void ds18b20_reset(void)
{
DS18B20_OutPut_Mode();
DS18B20_DQ_OUT(0); /* 拉低DQ,复位 */
delay_us(750); /* 拉低750us */
DS18B20_DQ_OUT(1); /* DQ=1, 释放复位 */
delay_us(15); /* 延迟15US */
} 接着是等待存在脉冲，即回应信号。实现代码如下：
/**
* @brief 等待DS18B20的回应
* @param 无
* @retval 0, DS18B20正常
* 1, DS18B20异常/不存在
*/
uint8_t ds18b20_check(void)
{
uint8_t retry = 0;
uint8_t rval = 0;
while ((DS18B20_DQ_IN>0) && (retry < 200)) /* 等待DQ变低, 等待200us */
{
retry++;
delay_us(1);
}
if (retry >= 200)
{
rval = 1;
}
else
{
retry = 0;
while (!(DS18B20_DQ_IN>0) && (retry < 240)) /* 等待DQ变高, 等待240us */
{
retry++;
delay_us(1);
}
if (retry >= 240) rval = 1;
}
return rval;
}组合一下，就是初始化序列的完整代码：
/**
* @brief 初始化DS18B20的IO口 DQ 同时检测DS18B20的存在
* @param 无
* @retval 0, 正常
* 1, 不存在/不正常
*/
uint8_t ds18b20_init(void)
{
ds18b20_reset();
return ds18b20_check();
}2）读写序列：
先实现读取一个bit的时序 ，循环8次就可实现读取一个字节。注意，协议总是最低位先行
/**
* @brief 从DS18B20读取一个位
* @param 无
* @retval 读取到的位值: 0 / 1
*/
static uint8_t ds18b20_read_bit(void)
{
uint8_t data = 0;
DS18B20_DQ_OUT(0);
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_us(12);
DS18B20_InPut_Mode();
if (DS18B20_DQ_IN>0)
{
data = 1;
}
delay_us(50);
return data;
}
/**
* @brief 从DS18B20读取一个字节
* @param 无
* @retval 读到的数据
*/
static uint8_t ds18b20_read_byte(void)
{
uint8_t i, b, data = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
b = ds18b20_read_bit(); /* DS18B20先输出低位数据 ,高位数据后输出 */
data |= b << i; /* 填充data的每一位 */
}
return data;
}接下来是写出一个字节的时序，代码如下：
/**
* @brief 写一个字节到DS18B20
* @param data: 要写入的字节
* @retval 无
*/
static void ds18b20_write_byte(uint8_t data)
{
uint8_t j;
for (j = 1; j <= 8; j++)
{
if (data & 0x01)
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* Write 1 */
delay_us(2);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_us(50);
}
else
{
DS18B20_DQ_OUT(0); /* Write 0 */
delay_us(50);
DS18B20_DQ_OUT(1);
delay_us(2);
}
data >>= 1; /* 右移,获取高一位数据 */
}
}3）与DS18B20使用1-wire协议通讯，读取温度值
按照说明书，实现温度转换的功能如下：
/**
* @brief 开始温度转换
* @param 无
* @retval 无
*/
static void ds18b20_start(void)
{
ds18b20_reset();
ds18b20_check();
ds18b20_write_byte(0xcc); /* skip rom */
ds18b20_write_byte(0x44); /* convert */
}温度转换指令发送后，采集温度后DS18B20就会返回温度值的高低字节，mcu转入接收模式，获取这两个字节。完整的获取一次温度值的过程，包装成一个完整的函数：
/**
* @brief 从ds18b20得到温度值(精度：0.1C)
* @param 无
* @retval 温度值 （-550~1250）
* @note 返回的温度值放大了10倍.
* 实际使用的时候,要除以10才是实际温度.
*/
short ds18b20_get_temperature(void)
{
uint8_t flag = 1; /* 默认温度为正数 */
uint8_t TL, TH;
short temp;
ds18b20_start(); /* ds1820 start convert */
ds18b20_reset();
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)
{/* 温度为负，查看DS18B20的温度表示法与计算机存储正负数据的原理一致：
正数补码为寄存器存储的数据自身，负数补码为寄存器存储值按位取反后+1
所以我们直接取它实际的负数部分，但负数的补码为取反后加一，但考虑到低位可能+1后有进位和代码冗余，
我们这里先暂时没有作+1的处理，这里需要留意 */
TH = ~TH;
TL = ~TL;
flag = 0; /* 温度为负 */
}
temp = TH; /* 获得高八位 */
temp <<= 8;
temp += TL; /* 获得底八位 */
/* 转换成实际温度 */
if (flag == 0)
{ /* 将温度转换成负温度，这里的+1参考前面的说明 */
temp = (double)(temp+1) * 0.625;
temp = -temp;
}
else
{
temp = (double)temp * 0.625;
}
return temp;
}主函数中
#include "ti_msp_dl_config.h"
#include "HC595.h"
#include "Delay.h"
#include "DS18B20.h"
int8_t num=10;
short value;
int main(void)
{
SYSCFG_DL_init();
ds18b20_init();
NVIC_EnableIRQ(TIMER_0_INST_INT_IRQN);
DL_TimerG_startCounter(TIMER_0_INST);
while (1)
{
LED8_Display ();
}
}
//定时实现10到0递减
void TIMER_0_INST_IRQHandler(void)
{
value=ds18b20_get_temperature();
LED[2]=(uint8_t)(value*1.0/100)%10;
LED[1]=(uint8_t)(value*1.0/10)%10;
LED[0]=(uint8_t)(value*1.0/1)%10;
if(value>=290)
DL_GPIO_clearPins(GPIO_Beep_PORT,GPIO_Beep_Beep_PIN );
else
DL_GPIO_setPins(GPIO_Beep_PORT,GPIO_Beep_Beep_PIN);
DL_GPIO_togglePins(GPIO_LED_PORT,GPIO_LED_LED1_PIN);
}四、下载验证
设定报警温度为29.0度，编译下载测试，一切正常。
b站视频如下：
https://www.bilibili.com/video/BV1Bt421N7Ls/?share_source=copy_web&vd_source=3969f4161d002b07aea10c26424c9e9c
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