树莓派控制DS18B20温度传感器

系统管理员 2022-08-31 04:55 268阅读 0赞

DS18B20是一种常见的数字温度传感器，其控制命令和数据都是以数字信号的方式输入输出，它的通信接口采用的是1-Wire（单总线）。1-Wire是一种半双工异步的通讯协议（通信双方可以各自约定通信速率互相传输数据，但必须分时复用一根数据线）。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
单片机需要控制DQ口，而且使用时要接一个上拉电阻将18B20配置成开漏输出模式。  
当在树莓派上面，树莓派是一台电脑主机，只需要将树莓派配置成使能1-Wire就可以通过通信进行访问18B20的内容了。使用命令即可配置

sudo raspi-config

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
确认，然后重启树莓派。

sudo reboot

通过**lsmod | grep w1**命令可以查看当前系统支持的单总线协议模块。  
![在这里插入图片描述][0bfb74f769614ff1a0495c03a81c9ed4.png]  
然后就是树莓派与DS18B20的接线了。

## 接线方式 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
单总线的接口默认是GPIO 4（BCM），所以将温度传感器数据口接入此，然后分别接正负就行了。

然后打开路径 /sys/bus/w1/devices/ /w1\_bus\_master1/可以看到有个28-xxxxx的文件夹，里面有个w1\_slave文件存放了温度信息，可以用cat命令查看。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## 实例代码 ##

#include <stdio.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int Get_DS18B20_Temp(double *temp);
    
    /** *@brief main *@param *@retval the main function */
    int main(int argc, char **argv)
    { 
      double  temp;
      
      if (Get_DS18B20_Temp(&temp) < 0)
      { 
        printf("ERROR: DS18B20 Get Temperature Failure\n");
        return -1;
      }
      printf("Temperature is: %.3f C\n", temp);
      
      return 0;
    }
     
    /** *@brief main *@param *temp *@retval 获取DS18B20测量的温度信息 */
    int Get_DS18B20_Temp(double *temp)
    { 
      int  fd = -1;
      int  rv = -1;
      char path[50] = "/sys/bus/w1/devices/";//路径名
      char dir_name[20];
      int found = -1;
      DIR  *dirp;
      struct dirent *direntp;
      char  buf[128];
      char *ptr;
      
      //清空dir_name和buf内存空间的值，避免随机值产生乱码
      memset(dir_name, 0, sizeof(dir_name));
      memset(buf, 0, sizeof(buf));
    
      //打开文件夹"/sys/bus/w1/devices/"
      if ((dirp = opendir(path)) == NULL)
      { 
        //strerror(errno)会提示错误内容
        printf("ERROR: Open Directory '%s' Failure: %s\n", path, strerror(errno));
        return -1;
      }
      printf("Open Directory '%s' Successfully\n", path);
      
      //在文件夹中找DS18B20的文件夹28-xx
      while ((direntp = readdir(dirp)) != NULL)
      { 
        if (strstr(direntp->d_name, "28-") == NULL)
          continue;
    
        //提取文件名称
        strncpy(dir_name, direntp->d_name, strlen(direntp->d_name));
        printf("Find file: %s\n", dir_name);
        found = 1;
        break;
      }
      closedir(dirp);
      
      //找不到该文件夹
      if (found == -1)
      { 
        printf("ERROR: Can not find DS18B20 in %s\n", path);
        return -2;
      }
      
      //将文件夹名和文件名分别拼接到path上 
      strncat(path, dir_name, strlen(dir_name));
      strncat(path, "/w1_slave", sizeof(path)-strlen(path));
      
      //打开w1_slave文件
      if ((fd = open(path, O_RDONLY)) < 0)
      { 
        printf("ERROR: Open file '%s' Failure: %s\n", path, strerror(errno));
        return -3;
      }
      printf("Open file '%s' fd[%d] Successfully\n", path, fd);
      
      //从w1_slave中读取内容
      if ((rv = read(fd, buf, sizeof(buf))) < 0)
      { 
        printf("ERROR: Read data from file '%s' Failure: %s\n", path, strerror(errno));
        rv = -4;
        goto cleanup;
      }
      printf("Read %dB data from file '%s'\n", rv, path);
      
      //从buf里匹配"t="，并将ptr移到数据的首地址上
      if ((ptr = strstr(buf, "t=") + 2) == NULL)
      { 
        printf("ERROR: Find data Failure: %s", strerror(errno));
        rv = -5;
        goto cleanup;
      }
      
      //将数据转为double型，除1000得到正常的十进制温度
      *temp = atof(ptr)/1000;
    
    cleanup:
      if (fd > 0)
        close(fd);
    
      return rv;
    }

## 实际效果图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/84382751084d443c93734c3d953d3bac.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/0dd079919ce24148960a3d95faf5dc3a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/3833a838bd7b4931afd495834fbaa9f0.png
[0bfb74f769614ff1a0495c03a81c9ed4.png]: /images/20220829/e252b58526bf4713aaad41609b196c21.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220829/96e989c99e434897831fd4bb240ac041.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220829/d27526cdc7a648ef867fa216e42c3832.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NjAyMDc4OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220829/e34b6400ceaa4897b56aa28ae876fba8.png