树莓派基础实验25：DS18B20温度传感器实验
一、介绍
温度传感器DS18B20是一款常用的数字温度传感器，具有体积小，硬件成本低，抗干扰能力强，精度高的特点。数字温度传感器易于连接，并可以在包装后应用于各种场合，与传统的AD采集温度传感器不同，采用1线总线，可直接输出温度数据。
二、组件
★Raspberry Pi 3主板*1
★树莓派电源*1
★40P软排线*1
★DS18B20温度传感器模块*1
★面包板*1
★跳线若干
三、实验原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如下图所示：
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
DS18B20温度传感器技术性能描述：
①、 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
② 、测温范围 －55℃～+125℃，固有测温误差1℃。在摄氏度-10 ° C至+85 ° C范围内精度为±0.5 ° C
③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
④、工作电源: 3.0~5.5V/DC （可以数据线寄生电源）
⑤ 、在使用中不需要任何外围元件
⑥、 测量结果以9~12位数字量方式串行传送
⑦ 、不锈钢保护管直径 Φ6
⑧ 、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温
⑨、 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选
⑩ 、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
四、实验步骤
第1步： 连接电路。
| 树莓派 | T型转接板 | 温度传感器模块 |
|---|---|---|
| GPIO7 | G4 | OUT |
| 5V | 5V | VCC |
| GND | GND | GND |
第2步： 升级操作系统内核。
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
第3步： 编辑/boot/config.text文件。在文件底部添加一行：dtoverlay=w1-gpio。
第4步： 重启树莓派系统。
sudo reboot
第5步： 安装设备驱动程序并确认设备是否有效。
sudo modprobe w1-gpio
sudo modprobe w1-therm
cd /sys/bus/w1/devices/
ls
上图中28-0300a2791d24是一个外部温度传感器设备的***，但它会随每个设备而变化。因为DS18B20温度传感器的***是唯一的。
第6步： 查看设备数据，检查当前温度。
aaa@qq.com:/sys/bus/w1/devices $ cd 28-0300a2791d24
aaa@qq.com:/sys/bus/w1/devices/28-0300a2791d24 $ ls
driver hwmon id name power subsystem uevent w1_slave
aaa@qq.com:/sys/bus/w1/devices/28-0300a2791d24 $ cat w1_slave
16 01 55 05 7f a5 a5 66 b5 : crc=b5 YES
16 01 55 05 7f a5 a5 66 b5 t=17375
数据文件中序号为1的行（由于计算机中排序从0开始，序号为1的行即第2行，后面相似的情况一样），序号为9的字符段“t=17375”中的数字就是当前温度值。如果要将其转换为摄氏度，也可以除以1000,即当前温度为17375÷1000=17.375°C。
第7步： 编写控制程序。运行代码后，在屏幕上显示当前温度值。
程序中导入了操作系统的库os，详情可以点击链接：
Python OS 文件/目录方法
程序中也使用了Python 字符串内建函数，更多字符串操作可以点击链接：
Python 字符串
#!/usr/bin/env python
#----------------------------------------------------------------
# Note:
# ds18b20's data pin must be connected to pin7.
# replace the 28-XXXXXXXXX as yours.
#----------------------------------------------------------------
import os #导入操作系统的库os
ds18b20 = ''
def setup():
global ds18b20
for i in os.listdir('/sys/bus/w1/devices'):
#os.listdir(path) 返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表
if i != 'w1_bus_master1':
#里面除了文件'w1_bus_master1'，另外一个就是温度数据文件所在的文件夹
ds18b20 = i
#将温度数据文件所在的文件夹名赋值给全局变量ds18b20
def read():
location = '/sys/bus/w1/devices/' + ds18b20 + '/w1_slave'
#location是温度数据文件的地址
tfile = open(location)
#os.open(file, flags[, mode])打开一个文件
text = tfile.read()
# os.read(fd, n)从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节，返回包含
# 读取字节的字符串，文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。
tfile.close()
#os.close(fd)关闭文件描述符 fd
secondline = text.split("\n")[1]
# string.split(str="", num=string.count(str))
# 以 str 为分隔符切片 string，如果 num 有指定值，则仅分隔 num+ 个子字符串
#计算机里序号是从0开始计算，取1即是第二行
temperaturedata = secondline.split(" ")[9]
#以空格为分隔符，取序号为9的字符段，如：t=17375
temperature = float(temperaturedata[2:])
#取字符串（如：t=17375）第2位及以后部分，即数字部分17375
temperature = temperature / 1000
return temperature
def loop():
while True:
if read() != None:
print "Current temperature : %0.3f C" % read()
#以单精度浮点小数的形式输出，保留三位小数
def destroy():
pass
if __name__ == '__main__':
try:
setup()
loop()
except KeyboardInterrupt:
destroy()