WEMOS DS18b20 Shield

Общие сведения

WEMOS DS18b20 Shield — это модуль с цифровым датчиком температуры DS18B20, предназначенный для установки на платы WeMos: WEMOS D1 mini / WEMOS D1 mini Pro. Модуль позволяет измерять температуру окружающей среды и объектов от -55 до 125°C.

Характеристики

• Используемые выводы: D2, 5V, GND.
• Шина передачи данных: 1-wire.
• Диапазон измеряемых температур: -55 ... 125 °C.
• Разрешение: настраивается от 9 бит (0,5 °C) до 12 бит (0,0625 °C).
• Точность: ±0,5 °C.
• Габариты: 27,6x25,6 мм.

Подключение

• Перед установкой Shield, к его выводам нужно припаять разъемы идущие с ним в комплекте.
• Все Shield WeMos устанавливаются на плату WEMOS D1 mini или WEMOS D1 mini Pro без использования проводов.
• На всех платах WeMos имеется вырез возле вывода 3V3. При установке Shield вырезы всех плат должны находиться с одной и той же стороны (друг над другом).

Подробнее о модуле

На плате WeMos DS18b20 Shield установлен цифровой датчик температуры DS18B20 подключённый к выводу «D2». Чтение данных с датчика осуществляется по шине 1-Wire. Датчик способен измерять температуру от -55 до 125°C с настраиваемым разрешением от 9 бит (0,5 °C) до 12 бит (0,0625 °C).

Примеры

Вывод температуры в монитор последовательного порта.

#include <OneWire.h>                                                   // Подключаем библиотеку OneWire для работы с шиной 1-wire.
OneWire ds(D2);                                                        // Объявляем объект ds для работы с функциями и методами библиотеки OneWire, указывая номер вывода используемого в качестве шины 1-wire.
byte    addr[8];                                                       // Объявляем массив для хранения адреса найденного устройства. Адрес устройства состоит из 64 бит = 8 байт, где последний байт является CRC8 для первых 7
byte    data[9];                                                       // Объявляем массив для хранения данных полученных от устройства. Датчики семейства DS18x20 отправляют 9 байт данных, где последний байт является CRC8 для первых 8
                                                                       //
void setup(void){                                                      //
    Serial.begin(74880);                                               // Инициируем передачу данных в монитор последовательного порта на скорости 74880 бод.
}                                                                      //
                                                                       //
void loop(void){                                                       //
//  Ищем очередное устройство:                                         //
    if(!ds.search(addr)){                                              // Ищем очередное устройство на шине 1-wire, получая его адрес в массив addr. Если устройство найдено, то код в теле оператора if будет пропущен, а если устройство не найдено, то ...
        ds.reset_search();                                             // Завершаем текущий цикл поиска устройств, следующий вызов функции search() найдёт адрес певого, а не следующего, устройства на шине 1-wire.
        Serial.println("==================\r\n");                      // Выводим в монитор черту "==================" отделяя найденные устройства в данном цикле поиска от устройств которые будут найдены в следующем цикле.
        delay(1000); return;                                           // Ждём 1 секунду и выходим из текущего прохода цикла loop(). Меняя время ожидания, Вы будете чаще или реже получать показания в мониторе.
    }                                                                  //
//  Выводим адрес найденного устройства:                               //
    Serial.print("ADDRES = ");                                         // Выводим в монитор надпись "ADDRES:".
    for(byte i=0; i<8; i++){                                           // Проходим по всем 8 байтам найденного адреса (он хранится в массиве addr).
        if(addr[i]<0x10){Serial.print("0");}                           // Если значение очередного байта адреса addr[i] меньше чем 0x10, то сначала выводим "0". Тогда каждый байт адреса будет выводиться в 2 разрядах (например: 01, а не 1).
        Serial.print(addr[i], HEX);                                    // Выводим очередной байт найденного адреса в шеснадцатиричном формате.
    }                                                                  //
//  Проверяем целостность найденного адреса:                           // Последний байт адреса является байтом циклически избыточного кода CRC8 для первых 7 байт принятого адреса.
    if(OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]){                             // Если рассчитанный CRC8 для первых 7 байт адреса не совпадает с последним байтом, значит адрес принят с ошибкой, тогда ...
        Serial.println(" - CRC is not valid!"); return;                // Выводим надпись " - CRC is not valid!" (CRC не корректный) и выходим из текущего прохода цикла loop().
    }   Serial.println();                                              //
//  Определяем тип чипа по его адресу:                                 // Тип чипов DS18x20 определяется по старшему байту их адреса.
    switch(addr[0]){                                                   // 
        case 0x10: Serial.println("  Chip = DS18S20"); break;          // Найденное устройство принадлежит семейству DS18S20 или является чипом более ранней версии.
        case 0x28: Serial.println("  Chip = DS18B20"); break;          // Найденное устройство принадлежит семейству DS18B20.
        case 0x22: Serial.println("  Chip = DS1822" ); break;          // Найденное устройство принадлежит семейству DS1822.
        default:   Serial.println("Device is not a DS18x20."); return; // Выводим надпись "Device is not a DS18x20." - устройство не является DS18x20 и выходим из текущего прохода цикла loop().
    }                                                                  //
//  Отправляем чипу команду 0x44 - выполнить температурную конверсию:  //
    if(!ds.reset()){Serial.println("break connection"); return;}       // Отправляем сигнал RESET. Устройства должны ответить сигналом PRESENCE и ждать начало обмена данными. Если сигнал PRESENCE не поступил, то выполняем выход из текущего прохода цикла loop().
    ds.select(addr);                                                   // Выбираем устройство с адресом addr.
    ds.write(0x44);                                                    // Отправляем выбранному устройству команду 0x44. Если используется паразитное питание (2 провода), то нужно указать 1 в качестве второго аргумента: ds.write(0x44,1);
    delay(750);                                                        // Ждём 750мс, это максимальное время требуемое для выполнения температурной конверсии для модуля DS18B20.
//  Отправляем чипу команду 0xBE - прочитать данные из ОЗУ:            //
    if(!ds.reset()){Serial.println("break connection"); return;}       // Отправляем сигнал RESET. Устройства должны ответить сигналом PRESENCE и ждать начало обмена данными. Если сигнал PRESENCE не поступил, то выполняем выход из текущего прохода цикла loop().
    ds.select(addr);                                                   // Выбираем устройство с адресом addr.
    ds.write(0xBE);                                                    // Отправляем выбранному устройству команду 0xBE. Если используется паразитное питание (2 провода), то нужно указать 1 в качестве второго аргумента: ds.write(0xBE,1);
//  Получаем ответ от чипа:                                            //
    for(byte i=0; i<9; i++){data[i]=ds.read();}                        // Чип должен вернуть 9 байт данных, поочерёдно записываем их в массив data.
//  Выводим полученные данные:                                         //
    Serial.print("  Data = ");                                         // Выводим надпись "Data =".
    for(byte i=0; i<8; i++){                                           // Проходим по первым 8 байтам принятых данных (последний 9 байт является байтом CRC, а не байтом данных).
        if(data[i]<0x10){Serial.print("0");}                           // Если значение очередного байта данных data[i] меньше чем 0x10, то сначала выводим "0". Тогда каждый байт данных будет выводиться в 2 разрядах (например: 01, а не 1).
        Serial.print(data[i], HEX);                                    // Выводим очередной байт полученных данных в шеснадцатиричном формате.
    }                                                                  //
//  Проверяем целостность принятых данных:                             // Последний байт данных является байтом циклически избыточного кода CRC8 для первых 8 байт принятых данных.
    if(OneWire::crc8(data, 8) != data[8]){                             // Если рассчитанный CRC8 для первых 8 байт данных не совпадает с последним принятым байтом, значит данные приняты с ошибкой, тогда ...
        Serial.println(" - CRC is not valid!"); return;                // Выводим надпись " - CRC is not valid!" (CRC не корректный) и выходим из текущего прохода цикла loop().
    }   Serial.println();                                              //
//  Выравниваем полученные данные температуры до 12 бит:               //
    int16_t raw = (data[1] << 8) + data[0];                            // Значение температуры содержится в первых двух байтах: data[1] - старший байт значения температуры, data[0] - младший байт значения температуры.
    if(addr[0]==0x10){                                                 // Если чип принадлежит семейству DS18S20 или более ранней версии, то ...
        raw <<= 3;                                                     // Значение температуры состоит из 9 младших бит с разрешением 0.5°C, приводим значение температуры к 12 битному формату, сдвигая все биты на 3 разряда вверх.
        if(data[7]==0x10){raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];}        // Если регистр COUNT_PER_C (data[7]) позволяет пересчитать температуру к более высокому разрешению, то разумеется делаем это.
    }else{                                                             // Иначе (если чип принадлежит семейству DS18B20 или DS1822), то ...
        if(data[4]&0x60 == 0x00){raw &= 0xFFF8;}else                   // Если биты 6 и 5 статусного регистра data[4] равны 00, значит температура состоит из  9 бит с разрешением 0.5   °C, младшие 3 бита не участвуют, мы их  сбрасываем в 0 (raw &= 0xFFF8).
        if(data[4]&0x60 == 0x20){raw &= 0xFFFC;}else                   // Если биты 6 и 5 статусного регистра data[4] равны 01, значит температура состоит из 10 бит с разрешением 0.25  °C, младшие 2 бита не участвуют, мы их  сбрасываем в 0 (raw &= 0xFFFС).
        if(data[4]&0x60 == 0x40){raw &= 0xFFFE;}                       // Если биты 6 и 5 статусного регистра data[4] равны 10, значит температура состоит из 11 бит с разрешением 0.125 °C, младший 1 бит  не участвует, мы его сбрасываем в 0 (raw &= 0xFFFE).
    }                                                                  // Если биты 6 и 5 статусного регистра data[4] равны 11, значит температура состоит из 12 бит с разрешением 0.0625°C, все биты участвуют, сбрасывать ничего не надо.
//  Преобразуем 12 бит данных к температуре в °C и выводим в монитор:  //
    float result = (float) raw / 16.0;                                 // Температура состоит из 12 бит, старшие 8 бит являются целым числом, а младшие 4 дадут дробную часть при умножении на разрешение. То же произойдёт при делении всего числа на 16.
    Serial.println((String) "  Temp = " + result + "*C");              // Выводим результат в монитор.
}                                                                      //

Данный скетч использует библиотеку OneWire для работы с устройствами по шине 1-Wire.

Чтение показаний датчика состоит из 5 частей:

• Обнаружение датчика на шине 1-wire с получением и проверкой целостности его адреса.
• Определение типа датчика.
• Отправка команд датчику на выполнение конверсии температуры и выгрузки данных из ОЗУ.
• Получение данных от датчика с проверкой их целостности.
• Преобразование данных к температуре в °C и её вывод.

Единственная строка кода setup() инициирует передачу данных в монитор последовательного порта на скорости 74880 бод. Данная скорость выбрана не случайно, именно на этой скорости микроконтроллер ESP8266 отправляет в UART отладочную информацию при старте.

Комплектация

• 1x WeMos DS18b20 Shield;
• 2x Соединитель типа "ПАПА-ПАПА";

Ссылки

• Библиотека OneWire, для работы с шиной 1-Wire;
• Плата WEMOS D1 mini;
• Плата WEMOS D1 mini Pro;