一起玩转树莓派（9）——DS18B20测温模块应用

关于使用树莓派测量温度，我们之前在学习模数转换的相关博客中已经有过应用。其实除了使用传统的AD采集温度数据外，我们也可以通过树莓派中的单总线技术结合DS18B20传感器来更加方便精准的测量环境温度。

一、认识DS18B20模块与单总线通信

DS18B20是一种改进型的智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，其可以直接读出被测量的温度，并且能够根据实际应用场景中的要求进行简单的编程。无论是读取数据还是写入数据，DS18B20都只需要一条接口线，因此其使用的是单总线的通讯协议。DS18B20模块的主要优势在于其抗干扰能力强，精度高，无需复杂的软件处理可以直接输出温度数据。本次实验，我们使用的DS18B20模块如下图所示：

可以看到此模块有3个引脚，除了电源引脚和接地引脚外，剩下的一个就是用来输出温度数据的引脚。

单总线通信被称为one-wire通信，因此又常常被简称为1w总线通信。首先我们需要先开始树莓派的1w总线通信功能，打开树莓派的Raspberry Configuration菜单，在Interfaces选项中将1-Wire功能开启，如下图所示。

如果我们是通过无交互页面的终端登录的树莓派，也可以通过修改配置文件来开启1-Wire功能，在树莓派Linux系统的根目录下，找到如下路径的文件：

1	/boot/config.txt

在其中添加如下一行文本即可：

1	dtoverlay=w1-gpio

需要注意，添加之后需要重启树莓派。需要注意，1-Wire功能默认将使用树莓派的BCM编码为GPIO4的引脚作为通信引脚，如何我们要进行自定义，可以在刚才的配置文件中进行指定，如下：

1	dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=18

其表示要使用BCM编码为GPIO18的引脚作为通信引脚。

做完了上面的操作后，我们可以在树莓派终端中使用如下指令查看单总线是否启动成功：

$ lsmod

终端输出效果如下：

可以看到，如果有显示w1_gpio和wire两个部分，则表示单总线已经启动成功，分别在终端执行如下两条命令：

1 2	$ modprobe w1-gpio $ modprobe w1-therm

如果终端没有输出任何信息，则表示单总线已经初始化完成，此时实际上我们已经可以让DS18B20进行工作了。

二、通过DS18B20模块获取环境温度

通过前面的操作，我们已经完成了基本的准备工作，将DS18B20连接到树莓派，引脚对应如下：

DS18B20	树莓派
+	3.3V
-	GND
out	BCM编码为GPIO4的引脚

之后我们从树莓派的终端进入如下目录：

1	/sys/bus/w1/devices

在此目录下，我们可以看到有两个文件，如下图所示：

其中以28-xxx开头的文件夹中的文件记录的就是1w单总线输入的数据，需要注意，读者操作时，此文件夹的名称和笔者可能并不完全一样，其表示传感器设备的编号，大家这里只需要找到28-xx开头的文件夹即可。在此文件夹中，有一个名为w1_slave的文件，此文件中记录的就是传感器的温度数据，我们可以打开看看，内容如下：

1 2	d2 01 55 05 7f 7e 81 66 59 : crc=59 YES d2 01 55 05 7f 7e 81 66 59 t=29125

其中，大部分数据我们都无需关心，其最后的t=29125就是当前的环境温度，将其转换为摄氏温度，直接除以1000即可，例如上面的数据表明当前的环境温度是29.125摄氏度。

目前为止，我们已经可以非常轻松的获取DS18B20模块提供的温度数据了，但是查看的方式非常不智能，其实我们可以通过Python程序来不停的读取此数据文件，解析出其中的温度数据，之后无论是做记录还是进行其他元件控制都会非常方便。编写示例代码如下：

#coding:utf8

import os,time
# 传感器编号
name = "28-020692455d61"
# 设备记录数据的文件地址
device_file ='/sys/bus/w1/devices/' + name + '/w1_slave'

# 读取文件数据
def read_temp_raw():
    f = open(device_file,'r')
    lines = f.readlines()
    f.close()
    return lines

# 解析温度数据
def read_temp():
    lines = read_temp_raw()
    # 此行默认不是'YES' 表明未读取到有效数据
    while lines[0].strip()[-3:] != 'YES':
        time.sleep(0.2)
        # 循环继续读
        lines = read_temp_raw()
    # 找到第2行的't='的位置
    equals_pos = lines[1].find('t=')
    # 将温度数据取出
    if equals_pos != -1:
        temp_string = lines[1][equals_pos+2:]
        temp_c = float(temp_string)/1000.0
    return temp_c

while True:
    print('%fC'%read_temp())
    time.sleep(1)

在树莓派中运行上面代码，可以看到控制台输出的当前温度数据，如下图所示：

三、讲在后面

本篇博客，我们介绍了如何使用one-wire单总线进行外设数据的读取，DS18B20只是作为示例，抛砖引玉，通过树莓派的1w总线，我们还可以连接更多的外设实现更加有创意的东西，大家开动脑筋，尽情玩耍吧！

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