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[玩转树莓派] DS18B20温度传感器

Raspberry connect to DS18B20

0x00 DS18B20

需要一个能测量水温的温度计，淘宝买了高逼格的红外温枪，到手后发现这鬼东西不能测金属杯里的水温（好的太贵）。然后又淘宝了下，一个电子温度计都卖三位数，好吧，我穷…… 忽然想起手上有一个 DS18B20，嗯嗯，拿出来自己做一个温度计吧～～

DS18B20 这个传感器很常见，某宝上一搜一购物车，价格5到10元不等，当然也有更好的，按需购买，大概参数如下：

• 独特的1-Wire总线接口仅需要一个管脚来通信。
• 每个设备的内部ROM上都烧写了一个独一无二的64位序列号。
• 多路采集能力使得分布式温度采集应用更加简单。
• 无需外围元件。
• 能够采用数据线供电；供电范围为3.0V至5.5V。
• 温度可测量范围为：-55℃至+125℃（-67℉至+257℉）。
• 温度范围超过-10℃至85℃之外时具有+-0.5℃的精度。（怀疑有误）
• 内部温度采集精度可以由用户自定义为9-Bits至12-Bits。
• DS18B20 分辨率可编程 1-Wire数字温度传感器
• 温度转换时间在转换精度为12-Bits时达到最大值750ms。
• 用户自定义非易失性的的温度报警设置。 · 定义了温度报警搜索命令和当温度超过用户自定义的设定值时。
• 可选择的8-Pin SO (150 mils), 8-PinμSOP，及3-Pin TO-92封装。 · 与DS1822程序兼容。
• 应用于温度控制系统，工业系统，民用产品。

嗯嗯，很多技术参数，作为外行人看着就晕。这里关注几个细节就好：

• 电压：3.0V～5.5V
• 温度范围：-55℃至+125℃
• 测量精度：可调，0.5℃对我来说可接受，所以暂时没去细究

接下来结合我的树莓派的板子，给大家演示如何使用。

0x01 使用

首先按照网上的方法，比如vvbbbbb，一步步操作，难免遇到一些坑，我的问题是怎么都不能识别这个传感器，后来找了很久，无意中解决了，结合我的实际，做简单记录，具体操作如下：

• 连接传感器和Raspberry Pi

  DS18B20 有三个针脚，分别是

  • VCC 红色，连 Raspberry Pi 的 VCC，测试连接 3V3 或 5V5 都可以
  • DATA 黄色，连 Raspberry Pi 的 GPIO4
  • GND 黑色，连 Raspberry Pi 的 GND

  另外和需要在用一个 4.7K 的电阻连接 VCC 和 DATA （别问我为什么，我也不知道，大学模电学的那叫一个渣），如果你没有 4.7K 的电阻，听说大一点或者小一点都可以，我没试，反正我有。如果你连电阻都没有，告诉你某宝上有打包一袋出售的，常用阻值的都有，很便宜，值得你入手。好了，最终电路如图：

ds18b20

• 操作

  1. 更新系统

     如果你的系统版本比较旧，建议你更新，否则跳过这一步：

     sudo apt-get update
     sudo apt-get upgrade
     

     更新速度视你的网速和源的速度，怎么切换源，可以参考我之前的文章。

  2. 启用 1-Wire

     • 终端执行 sudo raspi-config，打开配置界面，找到 1-Wire（我的位于Interfacing Option 下，不同版本不一样，有的可能在 Advanced Options 下）启用它。

     • 你也可以直接配置：编辑 /boot/config.txt ，在最后一行添加 dtoverlay=w1-gpio 保存即可。

       1. 终端输入：sudo nano /boot/config.txt
       2. Ctrl+V 滚到最下面，输入 dtoverlay=w1-gpio
       3. Ctrl+O 保存，Ctrl+X 退出

     两个方法结果一样，操作完成之后需要重启机器，命令：sudo reboot

  3. 查看你的传感器

pi@raspberrypi:~ $ cd /sys/bus/w1/devices
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $ ls
28-031561d43aff w1_bus_master1
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $ cat 28-031561d43aff/w1_slave
48 01 01 01 1f ff 0c 10 04 : crc=04 YES
48 01 01 01 1f ff 0c 10 04 t=20500
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $
```

    先查看 `w1` 设备列表，然后查看里面的 `w1_slave` 文件内容，即可显示出温度信息（这个温度信息并不是我们最终的温度，需要经过一定的换算）。
    
    `前方高能`
    `前方填坑`
    
    嗯嗯，坑出现了，我的在查看传感器的时候显示如下：
    
    ``` shell

pi@raspberrypi:~$ cd /sys/bus/w1/devices/
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $ ls
00-600000000000 00-a00000000000 00-e00000000000 w1_bus_master1
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $
```

    网上看到的都是 `28-xxxxxxxxxxxxxx` 这样的信息，而我的却不是；这些目录下也没有 `w1_slave`文件；而且每次进这个目录 `/sys/bus/w1/devices` 这些文件夹的名字和数量都有可能会变。好吧，懵逼了。所以去找答案，果然也有一些人反应过这个问题，但大部分对我都没用，比如 VCC 从 3V3 换到 5V5 ，看看时间，又快12点了，想放弃了都。此时[佛光乍现](https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=28&t=106041)：可能是 `GPIO` 口的问题，可以换一个试试，一试果然很爽，操作如下：
    
    编辑 `/boot/config.txt`，将刚才添加的那行修改如下 `dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=5,pullup=on` 这里的 `5` 是对应的GPIO口，你也可以用其他的，高兴就好。保存重启即可。
    
3. 查看温度数据

    ``` shell

pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $ cat 28-031561d43aff/w1_slave
48 01 01 01 1f ff 0c 10 04 : crc=04 YES
48 01 01 01 1f ff 0c 10 04 t=20500
pi@raspberrypi:/sys/bus/w1/devices $
```

    这里的 `t=20500` 应该就是温度数据，不知道 `crc=40` 是不是校验数据，不管了，我也没时间去计算。网上肯定有现成的轮子来展示，这里推荐 [w1thermsensor](https://github.com/timofurrer/w1thermsensor)。
    
    - 安装

        `pip install w1thermsensor`
    
    - 使用(ds18b20.py)
        
        ``` python

from w1thermsensor import W1ThermSensor
sensor = W1ThermSensor(W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20, "031561d43aff")
while True:
temperature_in_celsius = sensor.get_temperature()
print temperature_in_celsius
```

        这里的一个常量 `031561d43aff` 就是 `28-031561d43aff` 这里的后半部分，你的可能跟我不一样，请改成你自己看到的。
        
        执行：
        
        ``` python

pi@raspberrypi:~/python $ cat ds18b20.py
from w1thermsensor import W1ThermSensor
sensor = W1ThermSensor(W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20, "031561d43aff")
while True:
temperature_in_celsius = sensor.get_temperature()
print temperature_in_celsius
pi@raspberrypi:~/python $ python ds18b20.py
21.0
21.0
```

完美～

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参考：

1、https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf
2、http://www.wendangku.net/doc/529cf93fc281e53a5802fff5.html
3、http://blog.csdn.net/vvbbbbb/article/details/52053293
4、https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=28&t=106041