stm32g431水温传感器代码

<think>我们正在寻找适用于STM32G431微控制器的水温传感器代码示例。水温传感器通常使用DS18B20（单总线协议）或NTC热敏电阻（模拟电压读取）等。这里我们假设使用DS18B20数字温度传感器，因为它更常见且易于集成。步骤：1.配置微控制器的GPIO引脚用于单总线通信。2.初始化单总线并检测DS18B20的存在。3.发送温度转换命令并读取结果。注意：STM32G431需要使用HAL库进行开发。我们将使用一个GPIO引脚（例如PA0）作为单总线数据线。代码示例将包括：-初始化单总线-发送复位脉冲-读写位-读取温度值由于DS18B20的通信协议要求严格的时序，我们将使用延时函数（基于HAL库的延时）并直接操作GPIO。以下是示例代码的框架：```c#include"main.h"#include<string.h>//定义单总线引脚#defineDS18B20_PINGPIO_PIN_0#defineDS18B20_PORTGPIOA//单总线函数声明voidDS18B20_Init(void);uint8_tDS18B20_Start(void);voidDS18B20_WriteBit(uint8_tbit);uint8_tDS18B20_ReadBit(void);voidDS18B20_WriteByte(uint8_tbyte);uint8_tDS18B20_ReadByte(void);floatDS18B20_GetTemp(void);//延时函数（微秒级别）voidDelay_us(uint16_tus){uint16_ti;for(i=0;i<us;i++){//根据系统时钟调整，这里假设系统时钟为16MHz，每个循环约1us（实际需要调整）__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();}}//初始化单总线voidDS18B20_Init(void){//配置GPIO为开漏输出模式，并初始化为高电平GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};GPIO_InitStruct.Pin=DS18B20_PIN;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD;//开漏输出GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(DS18B20_PORT,&GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_SET);}//发送复位脉冲并检测存在脉冲uint8_tDS18B20_Start(void){uint8_tresponse=0;//拉低480us以上HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(480);//保持480us的低电平//释放总线（拉高）HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_SET);Delay_us(60);//等待15-60us后读取存在脉冲//读取存在脉冲（低电平表示存在）if(!HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN)){response=1;//检测到存在脉冲}Delay_us(420);//等待剩余时间，使复位周期达到至少960usreturnresponse;}//写一个位voidDS18B20_WriteBit(uint8_tbit){HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(bit?5:60);//写1保持5us，写0保持60usHAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_SET);Delay_us(bit?60:5);//恢复时间}//读一个位uint8_tDS18B20_ReadBit(void){uint8_tbit=0;HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_RESET);Delay_us(2);//拉低2usHAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN,GPIO_PIN_SET);Delay_us(12);//等待12us后读取if(HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT,DS18B20_PIN)){bit=1;}Delay_us(50);//整个时隙结束returnbit;}//写一个字节voidDS18B20_WriteByte(uint8_tbyte){for(uint8_ti=0;i<8;i++){DS18B20_WriteBit(byte&0x01);byte>>=1;}}//读一个字节uint8_tDS18B20_ReadByte(void){uint8_tbyte=0;for(uint8_ti=0;i<8;i++){byte>>=1;if(DS18B20_ReadBit()){byte|=0x80;}}returnbyte;}//获取温度值（摄氏度）floatDS18B20_GetTemp(void){uint8_ttemp_lsb,temp_msb;int16_ttemp;floattemperature;if(DS18B20_Start()){DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过ROMDS18B20_WriteByte(0x44);//启动温度转换//等待转换完成（可以查询总线，但这里简单延时）Delay_us(800000);//等待750ms（12位分辨率）DS18B20_Start();DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过ROMDS18B20_WriteByte(0xBE);//读取暂存器temp_lsb=DS18B20_ReadByte();temp_msb=DS18B20_ReadByte();temp=(temp_msb<<8)|temp_lsb;temperature=temp*0.0625;//12位精度，每个单位0.0625摄氏度returntemperature;}return-1000;//错误值}//在主函数中使用示例intmain(void){HAL_Init();//配置系统时钟等（省略）DS18B20_Init();floattemp=DS18B20_GetTemp();//使用温度值（例如通过串口发送）while(1);}```注意：上述代码中的延时函数`Delay_us`是简单的循环延时，实际应用中可能需要使用定时器来获得更精确的延时，或者使用HAL库的`HAL_Delay`（但HAL_Delay最小延时为1ms，不适用于us级延时）。因此，对于严格的时序，建议使用定时器或者调整循环次数以适应系统时钟。此外，由于DS18B20的通信时序要求严格，如果系统中有中断干扰，可能导致通信失败。因此，在实际应用中，可能需要暂时关闭中断。以上代码是一个基础示例，实际使用时需要根据硬件连接和系统时钟进行调整。§§相关问题§§1.如何提高DS18B20温度读取的精度？2.如何处理多个DS18B20传感器在同一总线上的情况？3.除了DS18B20，还有哪些适合STM32G431的水温传感器？4.如何通过STM32G431的ADC读取NTC热敏电阻的温度？</think>### STM32G431 水温传感器代码示例 以下是一个基于STM32G431的DS18B20数字水温传感器实现方案。DS18B20采用单总线协议，具有精度高（±0.5°C）、抗干扰强等优点，适合水温监测场景。 #### 硬件配置 1. **传感器**：DS18B20（防水型） 2. **连接方式**： - VDD: 3.3V - DQ: PA0 (单总线数据线) - GND: 接地 3. **需4.7KΩ上拉电阻**：连接在DQ与VDD之间 #### 代码实现 ```c /* 文件: main.c */ #include "main.h" #include <string.h> // 单总线定义 #define DS18B20_PORT GPIOA #define DS18B20_PIN GPIO_PIN_0 // 函数声明 void DS18B20_Init(void); void DS18B20_StartConversion(void); float DS18B20_ReadTemp(void); static void Set_Pin_Output(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); static void Set_Pin_Input(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); static uint8_t DS18B20_Reset(void); static void DS18B20_WriteByte(uint8_t data); static uint8_t DS18B20_ReadByte(void); int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); // 初始化单总线 DS18B20_Init(); while (1) { // 启动温度转换 DS18B20_StartConversion(); HAL_Delay(750); // 等待转换完成（12位精度需750ms） // 读取温度 float temp = DS18B20_ReadTemp(); // 通过串口输出温度（需先初始化USART） printf("水温: %.2f °C\n", temp); HAL_Delay(2000); // 每2秒采样一次 } } // 初始化单总线GPIO void DS18B20_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = DS18B20_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 开漏输出 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(DS18B20_PORT, &GPIO_InitStruct); HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET); // 初始高电平 } // 启动温度转换 void DS18B20_StartConversion(void) { if (DS18B20_Reset()) { DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换命令 } } // 读取温度值 float DS18B20_ReadTemp(void) { uint8_t tempL, tempH; int16_t temp; if (DS18B20_Reset()) { DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读暂存器命令 tempL = DS18B20_ReadByte(); // LSB tempH = DS18B20_ReadByte(); // MSB temp = (tempH << 8) | tempL; return (float)temp / 16.0; // 12位精度转换 } return -1000; // 错误返回值 } /* 底层单总线操作函数 */ static void Set_Pin_Output(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct); } static void Set_Pin_Input(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct); } static uint8_t DS18B20_Reset(void) { uint8_t response = 0; Set_Pin_Output(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay_us(480); // 保持480us低电平 Set_Pin_Input(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); HAL_Delay_us(70); // 等待15-60us // 检测存在脉冲（低电平） if (!HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)) { response = 1; } HAL_Delay_us(410); // 总复位周期960us return response; } static void DS18B20_WriteByte(uint8_t data) { for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { Set_Pin_Output(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); // 写时隙开始 HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay_us(2); // 保持1us以上 // 写入位值 if (data & 0x01) HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay_us(60); // 保持60us HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_SET); // 释放总线 data >>= 1; } } static uint8_t DS18B20_ReadByte(void) { uint8_t value = 0; for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) { Set_Pin_Output(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); HAL_GPIO_WritePin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay_us(2); // 至少1us Set_Pin_Input(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN); HAL_Delay_us(10); // 等待15us后读取 // 读取位值 if (HAL_GPIO_ReadPin(DS18B20_PORT, DS18B20_PIN)) { value |= (1 << i); } HAL_Delay_us(50); // 整个时隙60us } return value; } ``` #### 关键配置说明 1. **时钟配置**：需在`SystemClock_Config()`中启用GPIOA时钟 2. **延时函数**：`HAL_Delay_us()`需实现微秒级延时（可通过SysTick或TIM实现） 3. **串口输出**：需初始化USART并重定向`printf`函数 4. **电源管理**：建议启用STM32G431的睡眠模式降低功耗[^1] #### 优化建议 1. **多传感器支持**：通过ROM匹配命令实现多点监测 2. **精度调整**：修改配置寄存器可切换9-12位分辨率 3. **抗干扰处理**：添加CRC校验和数据重传机制 4. **低功耗设计**：使用VDD寄生供电模式节省电源线[^2] [^1]: STM32G4参考手册 RM0440 Rev 7, 第6章电源控制 [^2]: DS18B20数据手册 MAXIM Integrated, 第7节供电方式