基于STM32单片机的多点温度测量系统设计摘要：传统的DS18B20数字温度传感器的设计是利用单片机的I/O口模拟单总线完成数据的读取，由于I/O口时序完全由CPU计算得出，所以会占用较多的CPU时间。文章采用STM32F407单片机，将实现传统的I/O模拟时序的方式实现与DS18B20传感器进行通信实现多点温度采集，并在此基础上改用UART异步串口功能来实现对DS18B20温度传感器进行多点温度采集，从而减少对CPU的占用时间。Abstract：ThetraditionalDS18B20digitaltemperaturesensordesignistousesingle-chipI/Oportanalogsinglebustocompletethedatareading.BecausetheI/OporttimingiscompletelycalculatedbytheCPU，itwilloccupymoreCPUtime.Inthispaper，bySTM32F407microcontroller，itwillachievethetraditionalI/OsimulationtimingwaycommunicatewithDS18B20sensortoachievemulti-pointtemperatureofthecollection，andonthisbasistoswitchtoUARTasynchronousserialportfunctiontorealizemulti-pointtemperatureacquisitionDS18B20temperaturesensor，therebyreducingtheCPUoccupancytime.关键词：STM32F407；UART；DS18B20温度传感器Keywords：STM32F407；UART；DS18B20temperaturesensor中图分类号：TP274+.2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2016）26-0196-031概述近年来，美国的达拉斯半导体公司（DALLASSEMICONDUCTOR）推出了一项特有的单总线（1-WireBus）技术。它采用单根信号线，既以可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销小，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从机设备时，系统则按多节点系统操作[1]。在单片机上，往往需要用I/O口模拟DS18B20的通信时序，进行操作指令的发送、返回相应的识别。这意味着上位机的CPU需要在通信的过程中不断通过计算来产生需要的电平时序，或者识别由下位机返回来的电平信息。在多个传感器组成传感器组通过单总线进行测温时，这种I/O口模拟时序的方法对单片机的CPU必然产生较大的占用率。作为一款功能多样的芯片，让它用来采集温度往往是其在工程上众多作用的其中之一而已，意味着单片机的有限的CPU处理能力需要处理多个任务，当某项任务占用CPU时间较多时，必定影响了工程的整体计算效果。如何让CPU的计算量变小，也是一项很值得研究的课题[2]。文章目的是通过使用单片机的USART口、定时器、中断系统、完成采样控制系统的设计，使得单片机在作为多温度传感器测温系统中的上位机时，比用传统I/O口模拟时序通信时更加少的占用CPU时间。1.1系统的设计思路本设计采用了STM32F407单片机作为核心芯片，只需接上电源、LCD显示器和搭好DS18B20的少量电路，即可完成硬件部分的搭建。其次，将原理上的电平逻辑转换为代码形式进行编写。这些代码包括I/O口的配置及使用、USART功能的配置及使用、DMA的配置及使用、LCD显示屏的驱动代码和DS18B20的驱动代码，这部分也是整个设计最难的部分。最后，在软硬件都搭建好的基础上对该设计进行测试验证，看功能是否符合预期效果。1.2系统软件描述（图1）2温度传感器DS18B20DS18B20数字式温度传感器的外部形状如图2所示。DS18B20的电路很简单，由一片DS18B20和一只4.7kΩ的上拉电阻构成。DS18B20内集成了一个温度传感器、64位ROM、9字节RAM、3字节EERAM（掉电可保存），可将温度信号转换为数字信号直接输出。DS18B20与外部的接口为单总线方式，即数据的输入、输出及同步均由同一根线完成。其温度测量范围为-55℃～125℃，在-10℃～80℃范围内精度为±0.5℃，输出的温度值可编程为9～12位。VD接电源，3V～5V；GND为地；DQ为数据的输入输出。DQ作为输出时为漏极开路，必须加4.7kΩ的上拉电阻。由图3可知，复位脉冲由上位机发出，由一个下降沿开始，低电平持续480us，然后以恢复高电平结束；存在脉冲由下位机发出，由一个下降沿开始，低电平持续60～240us，然后以恢复高电平结束，整个存在脉冲持续480us。上位机如何对传感器写入1位数据呢？DS18B20的...