摘 要：介紹單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20的基本原理，通過對DS18B20的特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及單總線技術(shù)特點的深入分析，以Intel公司的80C52單片機為平臺開發(fā)高精度數(shù)字溫度計，包括系統(tǒng)設(shè)計方案、硬件組成、軟件編程，通過與傳統(tǒng)測溫裝置相比較，基于DS18B20的數(shù)字溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、測溫精度高、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：DS18B20;溫度傳感器;單總線;數(shù)字溫度計

中圖分類號：E911，TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)08-188-02

Design and Realization of Digital Temperature Sensor Based on DS18B20

CHEN Ming1，CHEN Ming2，QIU Chaofan3

(1.Team 43 Department 5，Artillery Academy，Hefei，230031，China;2.Team 45 Department 5，Artillery Academy，Hefei，230031，China;

3.Artillery Academy，Hefei，230031，China)

Abstract：This text introduces the principles of digital temperature sensor DS18B20，and deeply researches the structure，sensor properties and single bus technique，taking 80C52 of Intel Company as the platform developed high accuracy digitalthermometer，including system design scheme，hardware constitution，software programming，comparing with the traditional，temperature measuremat device DS18B20-based digital temperature sensor has the advantages of simple structure，high accuracy and dependable.

Keywords：DS18B20;temperature sensor;single bus;digital thermometer

目前，在工業(yè)控制的很多領(lǐng)域，溫度監(jiān)控普遍是利用熱敏電阻組成的測溫電路，經(jīng)過A/D與D/A轉(zhuǎn)換后實現(xiàn)測溫，但是由于熱敏電阻的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致測溫易受外界干擾、且精度不高。

DS18B20數(shù)字溫度傳感器是Dallas公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單、體積小的特點。因此用他組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在1根通信線可以掛很多這樣的數(shù)字溫度傳感器，十分方便。

1 DS18B20性能特點

1.1 DS18B20特性及引腳分布

DS18B20測溫范圍在－55～+125 ℃；轉(zhuǎn)換精度9～12位進(jìn)制數(shù)，可編程確定轉(zhuǎn)換的位數(shù)；測溫分辨率為9位精度為0.5 ℃，12位精度為0.062 5 ℃；轉(zhuǎn)換時間：9位精度為93.75 ms、10位精度為187.5 ms、12位精度為750 ms；內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。DS18B20采用TO92封裝模式，其引腳功能描述見表1。

1.2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，他主要包括溫度傳感器、64位激光ROM單線單口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值、觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼發(fā)生器等。

2 單總線技術(shù)特性

單總線即只有1根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。主機或從機通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線。所有的單總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性，基本的通信過程如下：主機通過拉低單總線至少480 μs產(chǎn)生Tx復(fù)位脈沖；然后由主機釋放總線，并進(jìn)入Rx接收模式。主機釋放總線時，會產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?；單總線器件檢測到該上升沿后，延時15～60 μs；單總線器件通過拉低總線60～240 μs產(chǎn)生應(yīng)答脈沖；

主機接收到從機的應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機就可以開始對從機進(jìn)行ROM命令和功能命令操作。

3 基于DS18B20高精度數(shù)字溫度傳感器

基于DS18B20高精度數(shù)字溫度傳感器可以完成如下的功能：

（１） 采用采用AT89S52單片機和DS18B20溫度傳感器通信，控制溫度的采集過程和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

（２） 提供DS18B20的使用外圍電路、溫度顯示LED電路以及DS18B20和單片機的通信接口電路；

（３） 利用發(fā)光二極管指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，DS18B20溫度傳感器內(nèi)置溫度上下限；

（４） 編寫C51程序，完成單片機對溫度數(shù)據(jù)的采集過程以及與DS18B20數(shù)據(jù)傳輸過程的控制。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)分析

基于單片機系統(tǒng)的高精度數(shù)字溫度計基本結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

高精度數(shù)字溫度計的主要功能模塊分3類：

輸入控制 在一定要求下，采取一定形式的控制方式實現(xiàn)溫度計不同功能的轉(zhuǎn)換，以及控制指令以一定方式傳送到單片機。

LED數(shù)碼顯示 單片機將數(shù)字溫度量發(fā)送到LED顯示模塊，并控制LED顯示模塊按照一定的格式顯示的功能。

數(shù)據(jù)采集 單片機通過對DS18B20的讀寫操作，完成對數(shù)據(jù)的存儲和讀取，從而實現(xiàn)單片機的存儲單元數(shù)據(jù)處理。

4.2 硬件電路

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選擇Intel公司的80C52單片機，他包括數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、晶振復(fù)位和溫度顯示電路。

4.3 軟件設(shè)計

基于DS18B20數(shù)字溫度傳感器的軟件設(shè)計采用Ｃ51編寫程序，主要完成DS18B20的測量溫度值計算及溫度值的顯示功能。其采用模塊化設(shè)計，程序設(shè)計包括系統(tǒng)初始化、復(fù)位程序、讀取溫度程序、溫度轉(zhuǎn)換程序、數(shù)碼管顯示程序和延時程序，其總體流程圖如圖3所示。

5 結(jié) 語

基于DS18B20單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器以其線路簡單、硬件開銷少、成本低廉、軟件設(shè)計簡單優(yōu)勢有著無可比擬的應(yīng)用前景，能較好地解決傳統(tǒng)測溫裝置普遍存在的攜帶不便、易損壞、易受干擾等不足，可廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制中的各種溫度監(jiān)控。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000(6):6668.

［2］李廣弟.單片機基礎(chǔ)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

［3］沙占友.集成化智能溫度傳感器原理與應(yīng)用［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004

［4］徐文進(jìn)，張阿卜.知能溫度傳感器DS18B20在多路測濕中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27(22):34，7.

［5］Maxim Integrated ProductsDS18B20 Data Sheet［DB/OL］.http ://datasheetsmaxim ic.ccm/en/ds/DS18B20.pdf，2002.

作者簡介 陳 明 男，1984年出生，湖南人，碩士研究生。主要研究方向為武器系統(tǒng)自動化、智能化技術(shù)與應(yīng)用。