一塊兒玩轉樹莓派（9）——DS18B20測溫模塊應用

一塊兒玩轉樹莓派（9）——DS18B20測溫模塊應用

       關於使用樹莓派測量溫度，咱們以前在學習模數轉換的相關博客中已經有過應用。其實除了使用傳統的AD採集溫度數據外，咱們也能夠經過樹莓派中的單總線技術結合DS18B20傳感器來更加方便精準的測量環境溫度。

1、認識DS18B20模塊與單總線通訊

      DS18B20是一種改進型的智能溫度傳感器。與傳統的熱敏電阻相比，其能夠直接讀出被測量的溫度，而且可以根據實際應用場景中的要求進行簡單的編程。不管是讀取數據仍是寫入數據，DS18B20都只須要一條接口線，所以其使用的是單總線的通信協議。DS18B20模塊的主要優點在於其抗干擾能力強，精度高，無需複雜的軟件處理能夠直接輸出溫度數據。本次實驗，咱們使用的DS18B20模塊以下圖所示：

能夠看到此模塊有3個引腳，除了電源引腳和接地引腳外，剩下的一個就是用來輸出溫度數據的引腳。

      單總線通訊被稱爲one-wire通訊，所以又經常被簡稱爲1w總線通訊。首先咱們須要先開始樹莓派的1w總線通訊功能，打開樹莓派的Raspberry Configuration菜單，在Interfaces選項中將1-Wire功能開啓，以下圖所示。

若是咱們是經過無交互頁面的終端登陸的樹莓派，也能夠經過修改配置文件來開啓1-Wire功能，在樹莓派Linux系統的根目錄下，找到以下路徑的文件：

/boot/config.txt

在其中添加以下一行文本便可：

dtoverlay=w1-gpio

須要注意，添加以後須要重啓樹莓派。須要注意，1-Wire功能默認將使用樹莓派的BCM編碼爲GPIO4的引腳做爲通訊引腳，如何咱們要進行自定義，能夠在剛纔的配置文件中進行指定，以下：

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=18

其表示要使用BCM編碼爲GPIO18的引腳做爲通訊引腳。

作完了上面的操做後，咱們能夠在樹莓派終端中使用以下指令查看單總線是否啓動成功：

$ lsmod

終端輸出效果以下：

能夠看到，若是有顯示w1_gpio和wire兩個部分，則表示單總線已經啓動成功，分別在終端執行以下兩條命令：

$ modprobe w1-gpio
$ modprobe w1-therm

若是終端沒有輸出任何信息，則表示單總線已經初始化完成，此時實際上咱們已經可讓DS18B20進行工做了。

2、經過DS18B20模塊獲取環境溫度

經過前面的操做，咱們已經完成了基本的準備工做，將DS18B20鏈接到樹莓派，引腳對應以下：

DS18B20	樹莓派
+	3.3V
-	GND
out	BCM編碼爲GPIO4的引腳

以後咱們從樹莓派的終端進入以下目錄：

/sys/bus/w1/devices

在此目錄下，咱們能夠看到有兩個文件，以下圖所示：

其中以28-xxx開頭的文件夾中的文件記錄的就是1w單總線輸入的數據，須要注意，讀者操做時，此文件夾的名稱和筆者可能並不徹底同樣，其表示傳感器設備的編號，你們這裏只須要找到28-xx開頭的文件夾便可。在此文件夾中，有一個名爲w1_slave的文件，此文件中記錄的就是傳感器的溫度數據，咱們能夠打開看看，內容以下：

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，大部分數據咱們都無需關心，其最後的t=29125就是當前的環境溫度，將其轉換爲攝氏溫度，直接除以1000便可，例如上面的數據代表當前的環境溫度是29.125攝氏度。

      目前爲止，咱們已經能夠很是輕鬆的獲取DS18B20模塊提供的溫度數據了，可是查看的方式很是不智能，其實咱們能夠經過Python程序來不停的讀取此數據文件，解析出其中的溫度數據，以後不管是作記錄仍是進行其餘元件控制都會很是方便。編寫示例代碼以下：

#coding:utf8

import os,time
# 傳感器編號
name = "28-020692455d61"
# 設備記錄數據的文件地址
device_file ='/sys/bus/w1/devices/' + name + '/w1_slave'

# 讀取文件數據
def read_temp_raw():
    f = open(device_file,'r')
    lines = f.readlines()
    f.close()
    return lines

# 解析溫度數據
def read_temp():
    lines = read_temp_raw()
    # 此行默認不是'YES' 代表未讀取到有效數據
    while lines[0].strip()[-3:] != 'YES':
        time.sleep(0.2)
        # 循環繼續讀
        lines = read_temp_raw()
    # 找到第2行的't='的位置
    equals_pos = lines[1].find('t=')
    # 將溫度數據取出
    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)

在樹莓派中運行上面代碼，能夠看到控制檯輸出的當前溫度數據，以下圖所示：

3、講在後面

      本篇博客，咱們介紹瞭如何使用one-wire單總線進行外設數據的讀取，DS18B20只是做爲示例，拋磚引玉，經過樹莓派的1w總線，咱們還能夠鏈接更多的外設實現更加有創意的東西，你們開動腦筋，盡情玩耍吧！

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