溫度是最基本的環(huán)境參數(shù)之一。人們的生活與環(huán)境溫度密切相關(guān)。
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測(cè)量也密不可分。因此，對(duì)溫度測(cè)量方法和裝置的研究具有重要意義。
測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的離散溫度傳感器；②模擬集成溫度傳感器；③智能集成溫度傳感器。
當(dāng)前，世界上新的溫度傳感器正在從模擬到數(shù)字，從集成到智能和網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。因此，本文介紹了智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方法，并詳細(xì)介紹了由該傳感器和89C2051單片機(jī)作為控制器組成的溫度測(cè)量裝置的工作原理和程序設(shè)計(jì)。
。 1. DS18B20簡(jiǎn)介1.1性能特點(diǎn)DALLAS Semiconductor生產(chǎn)的DS18B20單線(xiàn)智能溫度傳感器是適用于微處理器的新一代智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)，民用，軍事和工業(yè)領(lǐng)域的溫度測(cè)量和控制儀器中。
其他領(lǐng)域，測(cè)控系統(tǒng)及大型設(shè)備。其性能特點(diǎn)如下：②測(cè)溫范圍為-55℃-+ 125℃，測(cè)量分辨率為0.0625℃； ③它包含64位經(jīng)過(guò)激光校正的只讀存儲(chǔ)器ROM； ④適用于各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)器； ⑤用戶(hù)可以分別設(shè)置每個(gè)溫度的上限和下限； ⑥包含寄生功率。
1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，以及高速寄存器。 DS18B20的引腳排列如圖1所示。
圖1 DS18B20引腳分布圖64位光蝕刻ROM在出廠(chǎng)前已被光蝕刻，可以將其視為DS18B20的地址序列號(hào)。不同的設(shè)備地址具有不同的序列號(hào)。
DS18B20高速臨時(shí)存儲(chǔ)器具有9個(gè)存儲(chǔ)單元，如下表所示：以12位轉(zhuǎn)換為例說(shuō)明溫度高低字節(jié)的存儲(chǔ)形式和計(jì)算：12位轉(zhuǎn)換后獲得的12位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在18B20的高2位和低2位中。在8位RAM中，二進(jìn)制系統(tǒng)中的前5位是符號(hào)位。
如果測(cè)量的溫度大于0，則這5位數(shù)字為0，并且可以通過(guò)將測(cè)量值乘以0.0625來(lái)獲得實(shí)際溫度；如果溫度小于0，則這5位數(shù)字為1，并且需要將測(cè)量值取反并加1。乘以0.0625得到實(shí)際溫度。
1.3 DS18B20的控制方法在硬件中，有兩種將DS18B20連接到單片機(jī)的方法。一種是將Vcc連接到外部電源，將GND連接到地，將I / O連接到單片機(jī)的I / O線(xiàn)。
另一種是使用寄生電源。此時(shí)，UDD和GND接地，并且I / O連接到MCU I / O。
無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部電源，I / O端口線(xiàn)均應(yīng)連接至約5KΩ的上拉電阻。 DS18B20有六個(gè)控制命令，如下表所示：CPU訪(fǎng)問(wèn)DS18B20的過(guò)程是：首先初始化DS18B20，然后執(zhí)行ROM操作命令，最后可以對(duì)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
DS18B20操作的每個(gè)步驟必須遵循嚴(yán)格的工作順序和通信協(xié)議。如果主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程，則根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，需要執(zhí)行三個(gè)步驟：在每次讀寫(xiě)之前重置DS18B20，在重置成功后發(fā)送ROM命令，最后發(fā)送一個(gè)RAM命令。
在DS18B20上執(zhí)行預(yù)定的操作。 2.溫度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)組成由DS18B20組成的智能溫度測(cè)量裝置由三部分組成：DS18B20溫度傳感器，89C2051，顯示模塊。
產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)：①測(cè)量范圍：-55℃-+ 125℃，②測(cè)量精度：0.5℃，③反應(yīng)時(shí)間≤500ms。 2.2工作原理基于DS18B20的溫度測(cè)量設(shè)備的電氣原理圖如圖2所示：溫度傳感器DS18B20將測(cè)量的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換為帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)（十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)），傳感器可以放置在距離傳感器150米以?xún)?nèi)的任何位置
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度測(cè)量也密不可分。因此，對(duì)溫度測(cè)量方法和裝置的研究具有重要意義。
測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的離散溫度傳感器；②模擬集成溫度傳感器；③智能集成溫度傳感器。
當(dāng)前，世界上新的溫度傳感器正在從模擬到數(shù)字，從集成到智能和網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。因此，本文介紹了智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制方法，并詳細(xì)介紹了由該傳感器和89C2051單片機(jī)作為控制器組成的溫度測(cè)量裝置的工作原理和程序設(shè)計(jì)。
。 1. DS18B20簡(jiǎn)介1.1性能特點(diǎn)DALLAS Semiconductor生產(chǎn)的DS18B20單線(xiàn)智能溫度傳感器是適用于微處理器的新一代智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)，民用，軍事和工業(yè)領(lǐng)域的溫度測(cè)量和控制儀器中。
其他領(lǐng)域，測(cè)控系統(tǒng)及大型設(shè)備。其性能特點(diǎn)如下：②測(cè)溫范圍為-55℃-+ 125℃，測(cè)量分辨率為0.0625℃； ③它包含64位經(jīng)過(guò)激光校正的只讀存儲(chǔ)器ROM； ④適用于各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)器； ⑤用戶(hù)可以分別設(shè)置每個(gè)溫度的上限和下限； ⑥包含寄生功率。
1.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，以及高速寄存器。 DS18B20的引腳排列如圖1所示。
圖1 DS18B20引腳分布圖64位光蝕刻ROM在出廠(chǎng)前已被光蝕刻，可以將其視為DS18B20的地址序列號(hào)。不同的設(shè)備地址具有不同的序列號(hào)。
DS18B20高速臨時(shí)存儲(chǔ)器具有9個(gè)存儲(chǔ)單元，如下表所示：以12位轉(zhuǎn)換為例說(shuō)明溫度高低字節(jié)的存儲(chǔ)形式和計(jì)算：12位轉(zhuǎn)換后獲得的12位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在18B20的高2位和低2位中。在8位RAM中，二進(jìn)制系統(tǒng)中的前5位是符號(hào)位。
如果測(cè)量的溫度大于0，則這5位數(shù)字為0，并且可以通過(guò)將測(cè)量值乘以0.0625來(lái)獲得實(shí)際溫度；如果溫度小于0，則這5位數(shù)字為1，并且需要將測(cè)量值取反并加1。乘以0.0625得到實(shí)際溫度。
1.3 DS18B20的控制方法在硬件中，有兩種將DS18B20連接到單片機(jī)的方法。一種是將Vcc連接到外部電源，將GND連接到地，將I / O連接到單片機(jī)的I / O線(xiàn)。
另一種是使用寄生電源。此時(shí)，UDD和GND接地，并且I / O連接到MCU I / O。
無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部電源，I / O端口線(xiàn)均應(yīng)連接至約5KΩ的上拉電阻。 DS18B20有六個(gè)控制命令，如下表所示：CPU訪(fǎng)問(wèn)DS18B20的過(guò)程是：首先初始化DS18B20，然后執(zhí)行ROM操作命令，最后可以對(duì)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
DS18B20操作的每個(gè)步驟必須遵循嚴(yán)格的工作順序和通信協(xié)議。如果主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程，則根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，需要執(zhí)行三個(gè)步驟：在每次讀寫(xiě)之前重置DS18B20，在重置成功后發(fā)送ROM命令，最后發(fā)送一個(gè)RAM命令。
在DS18B20上執(zhí)行預(yù)定的操作。 2.溫度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)組成由DS18B20組成的智能溫度測(cè)量裝置由三部分組成：DS18B20溫度傳感器，89C2051，顯示模塊。
產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)：①測(cè)量范圍：-55℃-+ 125℃，②測(cè)量精度：0.5℃，③反應(yīng)時(shí)間≤500ms。 2.2工作原理基于DS18B20的溫度測(cè)量設(shè)備的電氣原理圖如圖2所示：溫度傳感器DS18B20將測(cè)量的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換為帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)（十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)），傳感器可以放置在距離傳感器150米以?xún)?nèi)的任何位置