DS18B20 温度传感器 STM32F103 接线与代码

DS18B20 → 1-Wire(DATA=PA0) → DallasTemperature 库 → STM32 → OLED / 串口

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <math.h>

#define FIRMWARE_VERSION "v1.0"

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// GPIO 配置
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// DS18B20（1-Wire 单总线，DATA 为双向数据线，需上拉到 3.3V）
//   DATA -> PA0（本工程专用，与 OLED / 串口 / ST-LINK 均无冲突）
//   VCC  -> 3.3V（DS18B20 供电范围 3.0~5.5V，3.3V 供电即可）
//   GND  -> GND
// 上拉电阻：见 README「上拉电阻」一节。
//   M2002 小板：板载 10kΩ 上拉，直接使用。
//   H34 防水探头：本项目配合 M1701 转接小板使用。
//   M1701 的上拉配置以实际板卡电路确认结果为准。
constexpr uint8_t ONE_WIRE_PIN = PA0;

// OLED 使用 I2C1 重映射引脚：SCL=PB8 / SDA=PB9（与 01~09 系列公共标准一致）
constexpr uint8_t I2C_SDA_PIN = PB9;
constexpr uint8_t I2C_SCL_PIN = PB8;
constexpr uint8_t OLED_ADDRESS = 0x3C;
constexpr uint8_t SCREEN_WIDTH = 128;
constexpr uint8_t SCREEN_HEIGHT = 64;
constexpr int OLED_RESET = -1;

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// 读取周期
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// requestTemperatures() 为阻塞式：12bit 分辨率一次转换约 750ms，
// 所以整机读取周期 ≈ 750ms（约 1.3Hz）。对温度显示足够，且不会闪烁。

OneWire oneWire(ONE_WIRE_PIN);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

// 状态
bool    g_hasOled     = false;   // OLED 是否初始化成功
uint8_t g_deviceCount = 0;       // 1-Wire 总线上找到的 DS18B20 数量（0 = 没接）
float   g_tempC       = 0.0f;    // 最近一次有效温度
bool    g_tempValid   = false;   // 当前温度是否有效（无效时不显示）

// 上次已画到屏幕上的内容（显示出来的 0.1°C 或状态没变就不重画，避免无谓刷新/闪烁）
static int16_t g_lastDrawnTemp10 = INT16_MIN;  // 上次显示的 0.1°C 整数（INT16_MIN = 未画过）
static uint8_t g_lastDrawnState  = 0xFF;       // 0=正常 1=NOT FOUND 2=READ ERROR

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// 温度有效性判断
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// DallasTemperature 在「未接 / 通信失败」时返回 DEVICE_DISCONNECTED_C(-127.0)。
// DS18B20 实际量程 -55~+125°C，据此过滤异常值，避免把错误值当正常温度显示。
static bool isValidTemperature(float t) {
  if (t == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
    return false;                              // 通信失败/未接，库返回 -127.0
  }
  return (t >= -55.0f) && (t <= 125.0f);       // 正常量程 -55~+125°C
}

// 当前屏幕状态：0=正常温度 1=没检测到设备 2=读到异常值
static uint8_t currentState() {
  if (g_tempValid)  return 0;
  if (g_deviceCount == 0) return 1;
  return 2;
}

// 屏幕只显示 1 位小数，转成 0.1°C 整数，方便「显示内容变了才重画」比较
static int16_t tempToDisplay10(float t) {
  return (int16_t)lroundf(t * 10.0f);
}

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// 读取温度（阻塞式）
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// requestTemperatures() 发送转换命令并等待完成（12bit ≈ 750ms）。
// getDeviceCount() 在 begin() 时统计总线设备数，0 表示没接。
static void readTemperature() {
  sensors.requestTemperatures();               // 阻塞约 750ms
  float t = sensors.getTempCByIndex(0);

  if (t == DEVICE_DISCONNECTED_C) {
    // 通信失败：可能没接/被拔掉，重新扫描总线刷新设备数（支持热插拔）
    g_deviceCount = sensors.getDeviceCount();
    g_tempValid = false;
    return;
  }
  if (!isValidTemperature(t)) {
    g_tempValid = false;                        // 读到其它异常值，不当正常温度
    return;
  }
  g_deviceCount = 1;                            // 只支持 1 个 DS18B20，读到有效值即在线
  g_tempC     = t;
  g_tempValid = true;
}

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// OLED UI 绘制
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static void drawOledUi() {
  display.clearDisplay();
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setTextWrap(false);

  // 顶部标题 + 分隔线
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(0, 0);
  display.print(F("DS18B20"));
  display.drawFastHLine(0, 9, 128, WHITE);

  if (!g_tempValid) {
    // 异常状态：不显示假温度
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(0, 28);
    if (g_deviceCount == 0) {
      display.print(F("NOT FOUND"));
    } else {
      display.print(F("READ ERROR"));
    }
  } else {
    // 正常：TEMP 标签 + 大字号温度
    display.setTextSize(1);
    display.setCursor(0, 16);
    display.print(F("TEMP"));

    char buf[10];
    snprintf(buf, sizeof(buf), "%.1f C", g_tempC);

    display.setTextSize(3);
    display.setCursor(0, 28);
    display.print(buf);
  }

  display.display();
}

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// 串口输出
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static void printSerialLine() {
  if (!g_tempValid) {
    if (g_deviceCount == 0) {
      Serial.println(F("DS18B20 Temperature: NOT FOUND (no device on 1-Wire bus)"));
    } else {
      Serial.println(F("DS18B20 Temperature: READ ERROR (invalid value)"));
    }
    return;
  }
  Serial.printf("DS18B20 Temperature: %.1f C\n", g_tempC);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(100);
  Serial.printf("DS18B20 demo %s starting...\n", FIRMWARE_VERSION);

  // OLED：I2C1 重映射 PB8=SCL / PB9=SDA，必须先 setSDA/setSCL 再 begin()
  Wire.setSDA(I2C_SDA_PIN);
  Wire.setSCL(I2C_SCL_PIN);
  Wire.begin();
  Wire.setClock(100000);  // I2C 100kHz，与 01~09 系列公共标准一致

  if (display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDRESS)) {
    g_hasOled = true;
    display.clearDisplay();
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
    display.display();
    Serial.println(F("OLED 0x3C: found"));
  } else {
    Serial.println(F("OLED 0x3C: NOT found (continue with serial only)"));
  }

  // DS18B20：扫描 1-Wire 总线，统计设备数量
  sensors.begin();
  g_deviceCount = sensors.getDeviceCount();
  if (g_deviceCount == 0) {
    Serial.println(F("DS18B20: NOT found (0 device, check wiring + pull-up)"));
  } else {
    Serial.printf("DS18B20: %u device(s) found\n", g_deviceCount);
  }

  // 首次读取 + 画首帧
  readTemperature();
  if (g_hasOled) drawOledUi();
}

void loop() {
  readTemperature();  // 阻塞 ~750ms，读一次温度

  // 显示出来的 0.1°C 或状态变了才重画，避免无谓刷新/闪烁
  uint8_t st  = currentState();
  int16_t t10 = g_tempValid ? tempToDisplay10(g_tempC) : INT16_MIN;
  if (g_hasOled && (st != g_lastDrawnState || t10 != g_lastDrawnTemp10)) {
    drawOledUi();
    g_lastDrawnState  = st;
    g_lastDrawnTemp10 = t10;
  }

  printSerialLine();
}