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一、功能需求

1，驱动DS18B20,实时读取温度值；

2，74HC595驱动数码管显示温度值；

3，蜂鸣器超温报警；

二、原理

1，DS18B20

DS18B20有着超小的体积，超低的硬件开销，抗干扰能力强，精度高，所有他非常受欢迎。

1）功能特点：

①温度范围：从-55℃到+125℃

②温度分辨率：可通过寄存器设置，支持9位到12位的分辨率

③精度：在-10℃到+85℃范围内，精度为±0.5℃

④输出格式：数字信号（12位二进制）

⑤通信协议：1-Wire，即仅使用一根数据线与微处理器进行通信

⑥工作电源电压范围：3V到5.5V

⑦温度计分辨率可设置为9~12位，12位时分辨率对应为0.0625℃。

2）典型电路

3）64位ROM

用于实现一根总线挂载多个18B20。

4）配置寄存器

5）温度寄存器

The sign bits (S) indicate if the temperature is positive or negative: for positive numbers S = 0 and for negative numbers S = 1。

6）ROM指令和功能指令

ROM指令（ROM Commands）：

搜索ROM（Search ROM）：该指令用于搜索总线上连接的所有DS18B20设备的唯一ROM代码。通过发送搜索设备指令，可以获取总线上所有DS18B20设备的地址，以便后续与特定设备进行通信。

读取ROM（Read ROM）：该指令用于从DS18B20传感器中读取设备的唯一ROM代码。通过发送读取ROM指令，可以获取特定DS18B20设备的地址。

匹配ROM（Match ROM）：使用该指令可以将总线上的通信限定为特定的DS18B20设备。发送匹配ROM指令后，只有匹配的设备会对后续的指令做出响应。

跳过ROM（Skip ROM）：使用该指令可以忽略总线上所有设备的地址，直接与总线上唯一一个DS18B20设备进行通信。适用于只连接一个DS18B20设备的情况。

使能温度报警搜索（Alarm Search）：该指令用于在总线上启动温度报警搜索过程。可以通过发送该指令，识别温度超过设定阈值的DS18B20设备。

功能指令（Function Commands）：

读取温度（Convert T）：该指令用于启动温度转换过程。在执行该指令后，DS18B20开始测量温度，并将结果存储在内部寄存器中。

写入温度设定值（Write Scratchpad）：该指令用于将温度设定值写入DS18B20传感器的内部寄存器。可以使用该指令设置温度报警阈值等参数。

读取温度设定值（Read Scratchpad）：该指令用于从DS18B20传感器的内部寄存器中读取温度设定值和其他配置参数。

复制温度设定值（Copy Scratchpad）：该指令用于将写入的温度设定值从内部寄存器复制到DS18B20的EEPROM中。通过执行该指令，可以确保温度设定值在掉电后仍然有效。

读取电源供应（Read Power Supply）：该指令用于读取DS18B20传感器的电源供应状态，以确定传感器是否正常供电。

写入温度报警阈值（Set Alarm Temp）：使用该指令可以将温度报警的上限和下限阈值写入DS18B20的报警寄存器，以便在温度超出设定范围时触发报警。

7）读取温度顺序。我们只有一个DS18B20，所有跳过ROM指令就可以进行温度转化和读取温度了。

注意：每个字节写的时候都是低位在前高位在后。

主机发出读取RAM的命令(BEH)，DS18B20接到指令后依次将9个字节的内容按照低字节在前、低位在前的顺序逐位送出数据。主机可依次读取9个字节的数据，如果只想读取温度数据，在读完前2个字节的数据后就不用再理会后面送来的内容。

在对18b20操作时，对时间的要求是非常严格的，所以需要深入了解单总线时序图。

8）时序图

初始化时序

主机首先发出一个480~960us的低电平脉冲(复位)，然后释放总线变为高电平，并在随后的480微秒时间内，对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。作为从机的DS18B20上电后就一直检测总线上是否有480~960微秒的低电平出现，如果检测到该复位脉冲则在总线变为高电平后，等待15~60微秒，之后将总线电平拉低60~240微秒(响应存在脉冲)，告诉主机本器件已做好准备。

主机编程：主机将DQ拉成低电平保持最少480us后释放总线，延时15~60us后的60~240us时间内检测DQ是否为低电平，再延时240us保持起始时序的完整。

读写时序

写周期的开始，主机先把总线拉低大于1微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少60微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写1，在拉低总线电平1微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。作为从机的DS18B20在检测到总线被拉低后等待15微秒后从15us~45us对总线采样(典型时间15us)，在采样时间内，若检测到总线为高电平则认为主机发送了1，若检测到总线为低电平则认为主机发生了0。

读周期的开始，主机先把总线拉低大于1微秒，然后释放总线。主机释放总线后，若DS18B20发送0，则把总线拉低并保持至少从读周期开始的15us，然后释放总线为高电平。若DS18B20发送1，则在主机释放总线后不拉低总线(为高电平)。主机须在读周期开始的15us内检测总线电平的高低，若检测到总线为低则表示DS18B20发送来0，若检测到总线为高则表示DS18B20发送来1。

2，有源蜂鸣器

我们这个模块就是给低电平就响；

3，74HC595数码管模块

数码管相关资料参照数码管显示部分。

4，电路连接

74HC595链接在PA15、PA16、PA17

18B20连接在PA18

蜂鸣器连接在PA1

三、软件实现

1）74HC595 GPIO配置。DI连接开发板的PA15，SCLK连接开发板的PA16，RCLK连接开发板的PA17.

2）DS18B20数据引脚定义，使用PA18，我们这里定义为输出，18B20在驱动中根据需要配置为输入输出。

3）配置蜂鸣器引脚，使用PA22，定义为输出。默认输出高电平。避免蜂鸣器初始化时响起。

2，DS18B20驱动

  首先定义几个宏定义

初始化时序

写时序

读时序

读取温度

3）温度报警控制

当温度高于设定的极限值时，蜂鸣器响起。我这里设置的大于31摄氏度时，蜂鸣器响起。

编译、下载、运行。