1. 实验准备
- 硬件方面：
- 了解 STM32 单片机的基本原理和使用方法，本实验可选用常见的 STM32F103 系列。
- 熟悉 DS18B20 温度传感器的工作原理和通信协议（单总线协议）。
- 数码管可选用共阴极或共阳极数码管，用于显示温度值。
- 软件方面：
- 安装 Keil MDK 开发环境，用于编写和编译 STM32 的程序代码。
- 安装 Proteus 仿真软件，用于搭建电路并进行仿真。
2. Proteus 电路搭建
- 打开 Proteus 软件：新建一个工程，在元件库中搜索并添加以下元件：
STM32F103R6：作为主控芯片。DS18B20：温度传感器。7SEG-MPX4-CC：4 位共阴极数码管。- 电阻、电容等辅助元件。
- 连接电路：
- DS18B20 连接：将 DS18B20 的 VDD 引脚连接到 3.3V 电源，GND 引脚接地，DQ 引脚连接到 STM32 的一个 GPIO 引脚（例如 PA0）。
- 数码管连接：将数码管的段选引脚（a - g、dp）连接到 STM32 的一组 GPIO 引脚（例如 PB0 - PB7），位选引脚（COM1 - COM4）连接到另一组 GPIO 引脚（例如 PC0 - PC3）。
- 电源和地：将 STM32 的 VDD 和 VSS 引脚分别连接到 3.3V 电源和地。
3. Keil 
MDK 代码编写
以下是一个
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>// 定义 DS18B20 引脚
#define DS18B20_PORT GPIOA
#define DS18B20_PIN GPIO_Pin_0// 定义数码管段选和位选端口
#define SEG_PORT GPIOB
#define DIG_PORT GPIOC// 共阴极数码管段码表
const u8 SEG_CODE[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F};// 延时函数
void Delay(__IO uint32_t nCount) {for (; nCount != 0; nCount--);
}// DS18B20 初始化
u8 DS18B20_Init(void) {u8 presence = 0;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 配置 DS18B20 引脚为推挽输出RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);// 拉低总线 480 - 960usGPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);Delay(500);// 释放总线GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);Delay(60);// 配置为浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);// 检测存在脉冲if (!GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)) {presence = 1;}Delay(480);return presence;
}// 向 DS18B20 写一个字节
void DS18B20_WriteByte(u8 dat) {u8 i;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 配置为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);for (i = 0; i < 8; i++) {GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);Delay(2);if (dat & 0x01) {GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);} else {GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);}Delay(60);GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);dat >>= 1;}
}// 从 DS18B20 读一个字节
u8 DS18B20_ReadByte(void) {u8 i, dat = 0;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;for (i = 0; i < 8; i++) {// 配置为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DS18B20_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);Delay(2);GPIO_SetBits(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN);// 配置为浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStructure);if (GPIO_ReadInputDataBit(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)) {dat |= (0x01 << i);}Delay(60);}return dat;
}// 读取 DS18B20 温度值
float DS18B20_ReadTemp(void) {u8 LSB, MSB;short temp;float temperature;if (DS18B20_Init()) {DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 操作DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换Delay(750000); // 等待转换完成DS18B20_Init();DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过 ROM 操作DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读取温度寄存器LSB = DS18B20_ReadByte();MSB = DS18B20_ReadByte();temp = (MSB << 8) | LSB;temperature = (float)temp / 16.0;} else {temperature = -1;}return temperature;
}// 数码管显示函数
void DisplayTemp(float temp) {u8 digit[4];u16 temp_int = (u16)(temp * 10);digit[0] = temp_int / 1000;digit[1] = (temp_int % 1000) / 100;digit[2] = (temp_int % 100) / 10;digit[3] = temp_int % 10;// 位选和段选for (int i = 0; i < 4; i++) {GPIO_ResetBits(DIG_PORT, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);GPIO_SetBits(DIG_PORT, GPIO_Pin_0 << i);GPIO_Write(SEG_PORT, SEG_CODE[digit[i]]);Delay(1000);}
}int main(void) {float temperature;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 使能 GPIOB 和 GPIOC 时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);// 配置数码管段选引脚为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(SEG_PORT, &GPIO_InitStructure);// 配置数码管位选引脚为推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;GPIO_Init(DIG_PORT, &GPIO_InitStructure);while (1) {temperature = DS18B20_ReadTemp();DisplayTemp(temperature);}
}简单的示例代码，用于读取 DS18B20 的温度数据并显示在数码管上：
4. 代码编译
4. 代码编译和仿真
编译代码：在 Keil MDK 中，将上述代码保存为 .c 文件，进行编译，确保代码没有错误。
- 生成 hex 文件：在 Keil MDK 的项目选项中，配置生成
.hex文件。 - 加载 hex 文件：在 Proteus 中，双击 STM32 芯片，在弹出的对话框中选择生成的
.hex文件。 - 开始仿真：点击 Proteus 中的运行按钮，开始仿真。此时，数码管应该会显示 DS18B20 读取到的温度值。
5. 注意事项
- 延时函数：在实际应用中，需要根据具体的系统时钟频率调整延时函数的参数，以确保 DS18B20 的通信正常。
- 数码管驱动：数码管的驱动方式可以根据实际情况进行调整，例如使用动态扫描或静态显示。
- 错误处理：在代码中添加适当的错误处理机制，以提高系统的稳定性。