Arduino基础篇（七） |
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Arduino基础篇（七）
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温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式分为接触式和非接触式，按照传感器材料及电子元件分为热电阻和热电偶两类，按照工作原理分为模拟式和数字式。本篇主要介绍数字温度传感器 DS18B20的使用。 1 简介：Why DS18B20？以往的温度传感器输出的是模拟量，我们还要增加额外的 A/D 和 D/A 芯片进行转换，那么对于 Arduino 外部接口资源并不丰富是一大挑战，同时利用率不高，那么 DS18B20 Temperature Sensor Module 就很好的解决了这个问题，DS18B20数字温度传感器采用单总线模式，和MCU通讯仅需要一个IO，完全适用 Arduino 平台，使用户可轻松地组建传感器网络。 
DS18B20使用集成芯片，采用单总线技术，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度。其输出的是数字信号，接线非常方便，封装成不同方式可以应用于不同场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式。 1.1 技术参数（1）供电方便。单总线数字温度传感器 DS18B20，外界供电电压范围为 3.0 V 至 5.5 V，无需备用电源。 （2）测量范围宽，精度高。测量温度范围为 -55°C 至 +125℃，华氏相当于是 67°F 到 257°F，-10°C 至 +85°C 范围内精度为 ±0.5°C。 （3）测量参数可配置。温度传感器可编程的分辨率为 9~12 位，用户课通过程序设定。 （4）多点组网。每一个 DS18B20 包含一个独特的序号，多个 DS18B20 可以同时存在于一条总线，实现多点测温。 （5）掉电保护功能。内部含有EEPROM，在系统掉电以后，仍可保存分辨率及报警温度的设定值。 1.2 实验材料 Arduino 控制器 ×1DS18B20模块 ×1USB数据线 ×1 1.3 相关库导入本实验用到两个库，分别为 OneWire 和 DallasTemperature ，前者是单总线库，后者是在前者基础上针对Dallas温度传感器封装的库。可以采用下面两种方法导入： 下载相关库文件，两个库均在GitHub上。下载两个库的zip包后，在Arduino IDE中选择：项目 → 加载库 → 添加一个 .ZIP库 ，两个库添加完成后就可以使用了。在Arduino IDE中点击 项目 → 加载库 → 管理库 ，查找 [OneWire] 和 [DallasTemperature]，选择最新版本进行安装。 1.4 实验步骤1、搭建电路图 找出 DS18B20 Temperature Sensor Module 的电源线，地线和数据线；电源线，地线分别连到 Arduino 实验板的+5V，GND 端口，数据总线连至数字端口。实验原理图如下图所示。 
2、代码测试 本篇主要实现 Arduino 读取温度传感器DS18B20的值，然后计算出当前温度，通过串口发送给PC，PC串口调试助手显示。程序设计流程如下： 
测试代码： /********************************************************************* ——————1.开发环境：Arduino IDE—————————————————————————————————— ——————2.使用开发板型号：Arduino UNO—————————————————————— ——————3.传感器类型：DS18B20数字温度传感器——————————————————————— *********************************************************************/ #include #include #define ONE_WIRE_BUS 2 // 定义DS18B20数据口连接UNO的2脚 OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); // 声明连接在单总线上的单总线设备 DallasTemperature sensors(&oneWire); // 声明一个传感器对象 void setup(){ Serial.begin(9600); // 设置串口通信波特率 sensors.begin(); // 初始总线 } void loop(){ sensors.requestTemperatures(); // 向总线上的设备发送温度转换请求，默认情况下该方法会阻塞 Serial.print("此时测量的温度为："); Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); // 获取索引号0的传感器摄氏温度数据，并串口输出 Serial.println(" ℃\n"); delay(500); }3、效果演示 
1.5 相关库说明
1、OneWire库 这是用于1-Wire总线通讯的库，单总线（One-Wire）是Dallas公司的一项特有的总线技术，它采用单根信号线实现数据的双向传输，具有节省I/O口资源、结构简单、便于扩展和维护等优点。One-Wire适用于单个主机的系统，能够控制一个或多个从机设备。OneWire库是针对单总线推出的扩展库，想要了解更多，请阅读：OneWire和DallasTemperature库。 2、DallasTemperature库 这个库在上面那个库之上再封装了一层，方便直接使用DS18B20等系列的温度传感器。DallasTemperature库常用的成员函数： // 构造函数 DallasTemperature(OneWire*) DallasTemperature sensor(OneWire*) // 构造一个温度传感器对象。 void begin() // 初始化总线，获取总线上有多少OneWire设备和其中多少为DS18等系列设备,，并为每个传感器设置位分辨率（12位）。 void requestTemperatures(void) /* 向总线上所有设备发送温度转换指令，阻塞模式下该方法将阻塞一定时间；阻塞时间和全局设备最大分辨率以及 是否在阻塞时检查转换完成标志有关，分辨率影响: 9：最大94ms；10：最大188ms；11：最大375ms；其它：最大750ms；*/ float getTempFByIndex(uint8_t deviceIndex) // 功能读取并返回传感器的温度读数，如果发送错误则返回默认值。deviceIndex只是总线上传感器的位置。 如果您仅在总线上使用一个DS18B20，请将其设置为0。 uint8_t getDS18Count() // 返回DS18等系列设备数量。 void setResolution(uint8_t newResolution) // 该功能将DS18B20的内部模数转换器的分辨率设置为9位，10位，11位或12位，分别对应于0.5°C，0.25°C，0.125°C和0.0625°C的增量。 bool getWaitForConversion() // 函数返回waitForConversion标志的值。当您要检查温度转换是否完成时，此功能很有用。 setHighAlarmTemp()＆setLowAlarmTemp() // 功能可设置设备的内部高温和低温警报（以摄氏度为单位）。有效范围是-55至125°C bool hasAlarm() // 如果温度超过上限和下限警报温度设置时设备处于警报状态，此功能将返回true。 uint8_t getResolution() // 返回全局设备最大分辨率；补充 OneWire库：https://github.com/PaulStoffregen/OneWireDallasTemperature库：https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library |
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