DS18B20 и ESP32 — Схема подключения и пример кода

16.10.2023Вольтик.руПодключение модулей Arduino, Программирование в Arduino IDE4

Модуль DS18B20 – это высокоточный датчик температуры, который позволяет измерять температуру в диапазоне от -55°C до +125°C с точностью до 0.5°C. Он оснащен уникальным 64-битным идентификатором, который позволяет подключать несколько датчиков к одному микроконтроллеру. DS18B20 работает по протоколу One-Wire, что упрощает его подключение и снижает количество необходимых выводов.

Основные достоинства DS18B20:

Высокая точность измерений
Уникальный идентификатор для каждого датчика
Простой протокол One-Wire

ESP32 – это микроконтроллер, разработанный компанией Espressif Systems. Он обладает мощными вычислительными возможностями и встроенным Wi-Fi и Bluetooth, что делает его идеальным выбором для различных проектов интернета вещей (IoT).

Основные характеристики ESP32:

Двухъядерный процессор с высокой частотой работы
Встроенный Wi-Fi и Bluetooth
Множество GPIO-портов для подключения датчиков и устройств
Поддержка среды разработки Arduino IDE

В данном примере мы воспользуемся контроллером NodeMCU 32S, построенном на базе ESP32.

Схема подключения

Для подключения модуля DS18B20 к ESP32 используется простая схема подключения. Вот таблица распиновки:

DS18B20	ESP32
VCC	3.3V
GND	GND
DATA	GPIO (например, 22)

Подключение осуществляется следующим образом:

Пин VCC датчика подключается к 3.3V на ESP32 для питания.
Пин GND датчика подключается к GND на ESP32 для общей земли.
Пин DATA датчика подключается к любому доступному GPIO-пину на ESP32, например, GPIO 22. Также этот пин необходимо подтянуть к линии питания через резистор, чтобы обеспечить стабильные показания. Мы используем резистор на 4.7 кОм.

Библиотеки

Для работы с модулем DS18B20 на ESP32 в среде Arduino IDE, вам потребуется библиотека “OneWire” для работы с интерфейсом 1-Wire. Для этого выполните следующие шаги:

Откройте Arduino IDE: Запустите Arduino IDE на вашем компьютере.
Откройте Менеджер библиотек: Перейдите в меню “Скетч” (Sketch) -> “Включить библиотеку” (Include Library) -> “Управление библиотеками” (Manage Libraries).
Найдите библиотеку OneWire: В окне “Управление библиотеками” введите “OneWire” в поле поиска.
Установите библиотеку: После поиска вы увидите библиотеку “OneWire” в списке. Нажмите на кнопку “Установить” справа от названия библиотеки.

Пример кода

Ниже представлен пример кода для подключения и считывания температуры с модуля DS18B20 на ESP32:

#include <OneWire.h>
 
// Пин, к которому подключен модуль DS18B20
const int oneWireBus = 22;
 
// Создаем экземпляр объекта OneWire для общения с датчиками
OneWire oneWire(oneWireBus);
 
void setup() {
  // Инициализируем последовательный порт для вывода данных
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // Считываем температуру с датчика
  float temperature = readTemperature();
  
  // Проверяем, успешно ли удалось считать температуру
  if (temperature) {
    // Если считывание прошло успешно, выводим температуру на монитор последовательного порта
    Serial.print("Температура: ");
    Serial.print(temperature);
    Serial.println("°C");
  } else {
    // Если считывание не удалось, выводим сообщение об ошибке
    Serial.println("Ошибка при считывании температуры!");
  }
 
  // Задержка в 1 секунду перед следующим измерением
  delay(1000);
}
 
// Функция для считывания температуры с датчика DS18B20
float readTemperature() {
  byte i;
  byte present = 0;
  byte type_s;
  byte data[12];
  byte addr[8];
 
  // Поиск подключенных датчиков DS18B20 на шине OneWire
  if (!oneWire.search(addr)) {
    Serial.println("Датчики DS18B20 не найдены.");
    // Сбрасываем поиск и возвращаем "NaN" (не число) в случае ошибки
    oneWire.reset_search();
    return NAN;
  }
 
  // Проверка целостности адреса датчика с помощью CRC
  if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) {
    Serial.println("CRC не совпадает!");
    return NAN;
  }
 
  // Определение типа датчика на основе первого байта адреса
  switch (addr[0]) {
    case 0x10:
      type_s = 1; // DS18S20 или DS1822
      break;
    case 0x28:
    case 0x22:
      type_s = 0; // DS18B20
      break;
    default:
      Serial.println("Неизвестный тип датчика.");
      return NAN;
  }
 
  // Сбрасываем шину и выбираем адрес конкретного датчика
  oneWire.reset();
  oneWire.select(addr);
  
  // Запускаем измерение температуры на датчике
  oneWire.write(0x44); // 0x44 - команда начать измерение
 
  // Ожидание завершения измерения (время зависит от разрешения)
  delay(1000);
 
  // Сбрасываем шину и выбираем адрес датчика для чтения данных
  present = oneWire.reset();
  oneWire.select(addr);
  oneWire.write(0xBE); // 0xBE - команда чтения данных
 
  // Считываем 9 байт данных температуры и CRC
  for (i = 0; i < 9; i++) {
    data[i] = oneWire.read();
  }
 
  // Преобразование считанных данных в температуру
  int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];
  float celsius = 0.0;
 
  // Применяем разрешение и коррекцию для разных типов датчиков
  if (type_s == 1) {
    raw = raw << 3; // Увеличиваем разрешение до 12 бит
    if (data[7] == 0x10) {
      // Температура с высоким разрешением (DS18S20)
      raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];
    }
  } else {
    byte cfg = (data[4] & 0x60);
    if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // Разрешение 9 бит, 93.75 ms
    else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // Разрешение 10 бит, 187.5 ms
    else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // Разрешение 11 бит, 375 ms
  }
  celsius = (float)raw / 16.0; // Преобразуем вещественное значение температуры и возвращаем
 
  return celsius;
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

#include <OneWire.h>

// Пин, к которому подключен модуль DS18B20

const int oneWireBus = 22;

// Создаем экземпляр объекта OneWire для общения с датчиками

OneWire oneWire(oneWireBus);

void setup() {

// Инициализируем последовательный порт для вывода данных

Serial.begin(9600);

}

void loop() {

// Считываем температуру с датчика

float temperature = readTemperature();

// Проверяем, успешно ли удалось считать температуру

if (temperature) {

// Если считывание прошло успешно, выводим температуру на монитор последовательного порта

Serial.print("Температура: ");

Serial.print(temperature);

Serial.println("°C");

} else {

// Если считывание не удалось, выводим сообщение об ошибке

Serial.println("Ошибка при считывании температуры!");

}

// Задержка в 1 секунду перед следующим измерением

delay(1000);

}

// Функция для считывания температуры с датчика DS18B20

float readTemperature() {

byte i;

byte present = 0;

byte type_s;

byte data[12];

byte addr[8];

// Поиск подключенных датчиков DS18B20 на шине OneWire

if (!oneWire.search(addr)) {

Serial.println("Датчики DS18B20 не найдены.");

// Сбрасываем поиск и возвращаем "NaN" (не число) в случае ошибки

oneWire.reset_search();

return NAN;

}

// Проверка целостности адреса датчика с помощью CRC

if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) {

Serial.println("CRC не совпадает!");

return NAN;

}

// Определение типа датчика на основе первого байта адреса

switch (addr[0]) {

case 0x10:

type_s = 1; // DS18S20 или DS1822

break;

case 0x28:

case 0x22:

type_s = 0; // DS18B20

break;

default:

Serial.println("Неизвестный тип датчика.");

return NAN;

}

// Сбрасываем шину и выбираем адрес конкретного датчика

oneWire.reset();

oneWire.select(addr);

// Запускаем измерение температуры на датчике

oneWire.write(0x44); // 0x44 - команда начать измерение

// Ожидание завершения измерения (время зависит от разрешения)

delay(1000);

// Сбрасываем шину и выбираем адрес датчика для чтения данных

present = oneWire.reset();

oneWire.select(addr);

oneWire.write(0xBE); // 0xBE - команда чтения данных

// Считываем 9 байт данных температуры и CRC

for (i = 0; i < 9; i++) {

data[i] = oneWire.read();

}

// Преобразование считанных данных в температуру

int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];

float celsius = 0.0;

// Применяем разрешение и коррекцию для разных типов датчиков

if (type_s == 1) {

raw = raw << 3; // Увеличиваем разрешение до 12 бит

if (data[7] == 0x10) {

// Температура с высоким разрешением (DS18S20)

raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];

}

} else {

byte cfg = (data[4] & 0x60);

if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // Разрешение 9 бит, 93.75 ms

else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // Разрешение 10 бит, 187.5 ms

else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // Разрешение 11 бит, 375 ms

}

celsius = (float)raw / 16.0; // Преобразуем вещественное значение температуры и возвращаем

return celsius;

}

Загрузите код на ESP32, и он будет периодически считывать и выводить температуру в градусах Цельсия через порт последовательной связи (Serial).

Таким образом, вы можете легко подключить модуль DS18B20 к ESP32 и использовать его для мониторинга температуры в ваших проектах IoT.

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

4 комментария. Оставить новый

Иван

14.04.2024 20:37

Без подтяжки сигнального провода к + питания не видит датчик. При подключении подтяжки, температуру показывает через раз: одно считывание успешное, одно “датчик не найден”, одно успешное, одно – не найден.

Ответить