DS18B20数字温度计的设计(一)
目录
第 一 章 引言----------------------------------------------------------- 2
第 二 章 系统硬件电路的设计-------------------------------------- 3
一 主控制器----------------------------------------------------- 3
二 显示电路----------------------------------------------------- 3
三 温度传感器工作原理-------------------------------------- 3
四 DS18B20 与单片机的接口电路------------------------- 8
第 三 章 系统程序的设计-------------------------------------------- 9
一 主程序--------------------------------------------------------- 9
二 读出温度子程序--------------------------------------------- 10
三 温度转换命令子程序--------------------------------------- 11
四 计算温度子程序--------------------------------------------- 11
五 显示数据刷新子程序--------------------------------------- 12
六 DS18B20的各条ROM命令---------------------------------- 12
七 温度数据的计算处理方法--------------------------------- 14
第 四 章 调试及性能分析--------------------------------------------- 15
第 五 章 程序清单------------------------------------------------------ 16
第 一 章 引言
在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：
硬件电路复杂；
软件调试复杂；
制作成本高。
本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55～-125 ℃，最高分辨率可达0.0625℃.
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
按照系统设计的功能和要求，确定系统由3个模块组成：主控制器，测温电路和显示电路。
数字温度计总体电路结构框图如图1所示。
设计要求：
1．测温范围 -55～~+125 ℃
2. 误差 +0.5℃以内
3．采用LED数码管直读显示
第 二 章 系统硬件电路的设计
温度计设计原理图如图所示,控制器使用单片机AT89C2051,温度传感器使用DS18B20，用4位共阳LED数码管以动态扫描法实现温度显示。
一 主控制器
单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点，两个端口刚好满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用。系统可用两节电池供电。
二 显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P1口输出段码，列扫描用P3.0~P3.3来实现，列驱动用9012三极管。
三 温度传感器工作原理
1.DS18B20的性能特点
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式。DS18B20的性能特点如下：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5V；
●零待机功耗；
●温度以9或12位数字；
●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
2.DS18B20的内部结构
DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装，其内部结构如图2所示。
64位ROM的位结构如图3所示。开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的惟一的序号，共有48位；最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户用户报警上下限数据。
8位检验CRC 48位序列号 8位工厂代码（10H）
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
图3 64位ROM结构框图
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存