ESP32-S3 控制 DS18B20温度传感器

ESP32-S3 控制 DS18B20 温度传感器实验

在物联网和智能家居项目中，温度采集是最常见的应用之一。

DS18B20 是一款数字温度传感器，精度高、使用方便，采用 1-Wire 总线与 MCU 通信，非常适合 ESP32-S3 等微控制器开发板使用。

本文将介绍如何在 ESP32-S3 上读取 DS18B20 温度数据。

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一、实验名称

DS18B20 温度传感器实验

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二、接线说明

DS18B20模块	ESP32-S3开发板
DS（数据）	13
VCC	3.3V 或 5V
GND	GND

注意事项：DS18B20 模块数据线上建议使用 4.7kΩ 上拉电阻。

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三、实验现象

程序下载成功后，打开串口监视器，每隔 2 秒输出一次 DS18B20 温度值（摄氏度）。

例如输出如下：

发起温度转换
温度转换完成
当前温度是： 27.50 ℃

发起温度转换
温度转换完成
当前温度是： 27.56 ℃
...

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四、注意事项

1. 在 Arduino IDE 中，需要安装以下库：

   • OneWire 库（用于 1-Wire 总线通信）
   • DallasTemperature 库（封装 DS18B20 的温度获取函数）
     安装方法：项目 → 导入库 → 添加 .ZIP 库… → 选择实验目录下的压缩包

2. 两个库下载地址可参考：

   • OneWire
   • DallasTemperature

3. 如果使用多个 DS18B20 温度传感器，可通过 sensors.getDeviceCount() 获取总数，通过索引逐个读取温度。

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五、核心代码

#include "public.h"
#include <DallasTemperature.h>
#include <OneWire.h>

#define ONE_WIRE_BUS    13 // 1-Wire数据总线连接

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);         // 声明1-Wire实例
DallasTemperature sensors(&oneWire);   // 声明温度传感器实例

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  sensors.begin(); // 初始化DS18B20
}

void loop(){
  Serial.println("发起温度转换");
  sensors.requestTemperatures(); // 向总线上所有设备发送温度转换请求，阻塞式
  Serial.println("温度转换完成");

  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // 获取索引0的传感器摄氏温度
  if (tempC != DEVICE_DISCONNECTED_C) // 如果温度正常
  {
    Serial.print("当前温度是： ");
    Serial.print(tempC);
    Serial.println(" ℃\n");
  }

  delay(2000); // 延时2秒
}

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六、代码讲解

1. 初始化 OneWire

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

ONE_WIRE_BUS 是 DS18B20 数据线连接的 GPIO 引脚。OneWire 库提供对单总线通信的封装。

2. 初始化 DallasTemperature

DallasTemperature sensors(&oneWire);

将 OneWire 对象传入 DallasTemperature 库，用于管理总线上所有 DS18B20 设备。

3. 读取温度

sensors.requestTemperatures();
float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);

• requestTemperatures() 向传感器发送温度转换命令，传感器内部开始测量温度。
• getTempCByIndex(0) 获取索引为 0 的传感器温度（摄氏度）。

4. 错误检测

if (tempC != DEVICE_DISCONNECTED_C)

防止传感器未连接或读取失败导致错误数据。

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七、实验效果

打开串口监视器，波特率 115200，输出温度信息：

发起温度转换
温度转换完成
当前温度是： 27.50 ℃

发起温度转换
温度转换完成
当前温度是： 27.56 ℃

通过调节 DS18B20 所在环境温度，串口输出会实时变化。

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八、进阶扩展

1. 多传感器读取

int sensorCount = sensors.getDeviceCount();
for (int i=0; i<sensorCount; i++) {
    float temp = sensors.getTempCByIndex(i);
}

2. 显示到 OLED 或 Web 端
   可结合 OLED 显示屏或 ESP32 WebServer，将温度数据显示在屏幕或网页上，构建远程温控系统。

3. 温度阈值报警
   当温度超过设定值时，触发 LED、蜂鸣器或发送通知，实现简单的智能温控。

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九、总结

本实验通过 ESP32-S3 与 DS18B20 温度传感器实现了 温度采集与串口输出，学习了：

• 1-Wire 总线通信原理
• DallasTemperature 库使用方法
• 温度数据读取、错误检测及定时输出

这是物联网温度监测系统的基础实验，可以为进一步的 远程监控、自动控制 提供硬件基础。