基于单片机的数字温度计设计吴明会最终修改123.doc

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1、 河南城建学院本科毕业（论文） 摘要 摘要随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的

2、一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。我们采用美国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，温度范围为-55125 C,最高分辨率可达0.0625 C。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。本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0-+100，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。该电路设计新颖、功能强大、结

3、构简单。关键词：温度测量；DS18B20；AT89C51 I 河南城建学院本科毕业（论文） Abstract AbstractAlong with national economy development, the people need to each heating furnace、the heat-treatment furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circu

4、it to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.In daily life and industrial production process,

5、 often used in the detection and control of temperature, temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. In the production process, in order to efficiently carry out the production, to be its main parameters, such as temperatur

6、e, pressure, flow control, etc. Temperature control in the production process of a large proportion. Temperature measurement is the basis of temperature-controlled, more mature technology.Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor.The thermocouple and thermal resista

7、nce are generally measured voltage, and then replaced by the corresponding temperature, these methods are relatively complex, requiring a relatively large number of external hardware support. We use a relatively simple way to measure.We use the United States following DALLAS Semiconductor DS1820 imp

8、roved after the introduction of a smart temperature sensor DS18B20 as the detection element, a temperature range of -55 125 C, up to a maximum resolution of 0.0625 C. DS18B20 can be directly read out the temperature on the north side, and three-wire system with single-chip connected to a decrease of

9、 the external hardware circuit, with low-cost and easy use.The introduction of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor, measuring scope 0-+100,can set the warning limitation, the use of seven segments LED that can be disp

10、lay the current temperature. This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.Keywords：Temperatur measurement； DS18B20; AT89C51 Temperatur measurement； DS18B20; LED不要删除行尾的分节符，此行不会被打印II河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论 III河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录 目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1论文背景11.1.1 论文的研究目的及意义11.1

11、.2国内外现状11.2论文的设计目的21.3论文的研究内容22 数字温度计总体方案设计42.1方案选择42.1.1方案一42.1.2方案二52.2系统组成53 数字温度计的硬件部分设计73.1单片机的选型73.1.1 80C51单片机介绍73.2测温器件的选型123.2.1 DS18B20介绍123.3数字温度计的总体电路图193.4部分电路设计214数字温度计的软件部分设计254.1主程序设计254.2 温度检测流程264.3报警模块流程285 仿真及调试295.1仿真电路图的绘制295.2仿真软件的设置305.3仿真运行结果30结论33致谢34参考文献35附录A 系统整体电路设计36附录B

12、 系统PCB图设计37附录C 系统实物图设计38附录D 程序代码40IV 1 绪论1.1论文背景1.1.1 论文的研究目的及意义矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。MICROMASTER440是用于控制三相交流电机调速和转矩的变频器。这种系列的型号多种多样，额定功率范围从120W到200kW(恒定转矩（CT）控制方式)，或者可达250kW（可变转矩（VT）控制方式），供用户选用。MM440变频器具有易于安装，易于调试，牢固的EMC设计，可用IT电源供电，对控制信号的响应式快速和可重复的，参数设置的范围很广，电

13、缆连线简便，具有多个继电器输入与输出，具有多个模拟量输出（020mA）等特点，它还具有过电压/欠电压保护、变频器过热保护、接地故障保护、短路保护、I2t电动机过热保护、PTC/KTY84电动机保护。 MM420、MM430变频器普通的很，控制方式只有V/f控制，它能满足一般场所对电机调速精度和变频器本身具有的功能的要求，够用就行；而MM440变频器和以上相比除了能满足以上要求，它还能满足对调速精度要求上一个台阶的场所的需求，因为它不仅有V/f控制，还有无编码器反馈的矢量控制、有编码器反馈的矢量控制和转矩控制等方式使其应用的场所更广泛，本身具有的功能更多。 通过这次设计，我将主要完成电机在自动运

14、行、单速运行、调整维护三种状态下的工作，到时我会更加熟悉可编程序控制器(PLC)和变频器控制交流电动机工作，由交流电动机带动流水线工作台运行，其运行转速按一定规律变化。1.1.2国内外现状自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。变频器作业在我国已有二十多年的发展历史。2003年后，几乎所有的国际知名品牌涌入国内市场，同时内资品牌大量出

15、现，形成了充分的市场竞争格局，市场化程度高。近几年行业逐步走向成熟，未来几年将进入全面成熟和行业整合期。随着国家政策的宏观调控，以及各项政策的出台，加上矢量变频器在节能降耗中的作用极为明显，已经成为节能减排的利器之一。矢量变频器正在迎来一个发展的黄金时期。2008年中国矢量变频器的市场规模在35亿元左右。国内产品占35左右的市场份额。目前生产厂家在高压变频装置市场中竞争激烈，价格有所下降。近几年使用越来越普遍。 1.2论文的设计目的1、了解变频器的工作原理2、利用PLC 与变频器实现电机调速系统的设计1.3论文的研究内容MM440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器。本系列有多种型号，额

16、定功率范围从120W到200kW(恒定转矩(CT)控制方式)，或者可达250kW(可变转矩(VT)控制方)，供用户选用。这次设计我选用的是可编程序控制器和变频器控制交流电动机工作，由交流电动机带动流水线工作台运行，其运行转速按一定规律变化，并可在自动运行、单速运行及调整维护三种状态下进行切换。 6河南城建学院本科毕业设计（论文） 数字温度计总体方案设计 2 总体方案设计2.1方案选择该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。2.1.1方案一采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在

17、一起的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。系统主要包括对A/D0809 的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信

18、号通过输入输出电路经单片机处理。此外还有复位电路，晶振电路，启动电路等。故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，处理芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。系统框图如图 2.1所示。图 2.1 热电偶温差电路测温系统框图2.1.2方案二采用数字温度芯片DS18B20测温方法可省去很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这

19、样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器

20、件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。2.2系统组成本课题以是80C51单片机为核心设计的一种数字温度控制系统，系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等组成。系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感

21、器组成。 系统框图如图2.2所示。 图2.2 系统基本方框图(1)主控制器单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能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二节电池供电。(2)显示电路显示电路采用LED数码管显示，LED数码管显示采用动态扫描方式，能简化电路布线，节约单片机I/O端口。(3)温度传感器温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20温度传感器。DS18B20输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度，采用单总线的数据传输，可直接与计算机连接。用AT89C51芯片控制温

22、度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。 49河南城建学院本科毕业设计（论文） 数字温度计的硬件部分设计 3 数字温度计的硬件部分设计 在这一阶段将对各个模块的硬件部分进行具体设计。这部分包括芯片的选型，单片机系统的设计，外围功能模块的选择，I/O口的分配及系统各部分电路的设计。3.1单片机的选型 对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4kbytes 的可

23、编程的 Flash 只读程序存储器,兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程，所以低价位 AT89C51单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。故本设计选用AT89C51单片机。3.1.1 80C51单片机介绍（1）80C51单片机的内部结构 80C51单片机最初是由Intel 公司开发设计的，但后来Intel 公司把51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上出现了各式各样的但均以51 为内核的单片机，倒是I

24、ntel 公司自己的单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容51 指令，并在51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与51 一致的。 80C51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。80C51的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，和128B的数据存储器(RAM)组成。80C51单片机的基本组成框图如图3.1所示。由图3.1可知，80C51单片机主要由以下几部分组成：1）cpu系统 8位cpu，含布尔处理器； 时钟电路； 总线控制逻辑。2）存储器系统 4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Fla

25、sh，可外扩至64KB）； 128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）； 特殊功能寄存器SFR。 3）I/O口和其他功能单元 4个并行I/O口； 2个16位定时计数器； 1个全双工异步串行口； 中断系统（5个中断源，2个优先级）。图3.1 80C51单片机基本组成框图 （2）80C51单片机的主要特性1. 一个8 位的微处理器(CPU)。2. 片内数据存储器RAM(128B)，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89 系列单片机最多提供1K 的RAM。3. 片内程序存储器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带

26、ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前单片机的发展趋势是将RAM 和ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的89 系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。4. 四个8 位并行IO 接口P0P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。5. 两个定时器计数器，每个定时器计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52 系列单片机都会提供3 个16 位定时器/计数器。6. 五个中断

27、源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5 个中断源，例如SST89E58RD 就有9 个中断源。7. 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行IO 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。 （3） 80C51单片机管脚图图3.2 80C51单片机管脚图部分引脚说明：时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2：XTAL2(18 脚)：接外部晶体和微调电容的一端；在8051 片内它是振荡电路反相放大器的输出端，

28、振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。要检查8051/8031 的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2 端是否有脉冲信号输出。XTAL1(19 脚)：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。控制信号引脚RST,ALE,PSEN 和EA：RST/VPD(9 脚)：RST 是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将5V 电源自动两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。RST 引脚的第二功能是

29、VPD,即接入RST 端，为RAM 提供备用电源，以保证存储在RAM 中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。ALE/PROG(30 脚)：地址锁存允许信号端。当8051 上电正常工作后，ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fOSC 的1/6。CPU 访问片外存储器时，ALE 输出信号作为锁存低8 位地址的控制信号。平时不访问片外存储器时，ALE 端也以振荡频率的1/6 固定输出正脉冲，因而ALE 信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031 芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。如有脉冲信号输出，则8051/8031 基本上是好的。A

30、LE 端的负载驱动能力为8 个LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)负载。此引脚的第二功能PROG 在对片内带有4KB EPROM 的8751 编程写入(固化程序)时，作为编程脉冲输入端。PSEN(29 脚)：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引肢接EPROM 的OE 端(见后面几章任何一个小系统硬件图)。PSEN 端有效，即允许读出EPROMROM 中的指令码。PSEN 端同样可驱动8 个LS 型TTL 负载。要检查一个8051/8031 小系统上电后CPU 能否正常到EPROMROM 中读取指令码，也可用示波器看PSEN 端有无脉

31、冲输出。如有则说明基本上工作正常。EA/Vpp(31 脚)：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA 引脚接高电平时，CPU只访问片内EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令，但当PC(程序计数器)的值超过0FFFH(对8751/8051 为4K)时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号EA 引脚接低电平(接地)时，CPU 只访问外部EPROM/ROM 并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于无片内ROM 的8031 或8032,需外扩EPROM，此时必须将EA 引脚接地。此引脚的第二功能是Vpp 是对8751 片内EPROM固化编程时，

32、作为施加较高编程电压(一般12V21V)的输入端。输入/输出端口P0/P1/P2/P3：P0口(P0.0P0.7，3932 脚)：P0口是一个漏极开路的8 位准双向I/O口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8 个LS 型TTL 负载。当P0 口作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1,此时P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1,这就是准双向口的含义。在CPU 访问片外存储器时，P0口分时提供低8 位地址和8 位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。P1口(P1.0P1.7，18 脚)：P1口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O口。P1口

33、每位能驱动4 个LS 型TTL 负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址(90H)写入全1,此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。P2口(P2.0P2.7，2128 脚)：P2口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O口。P口每位能驱动4个LS 型TTL 负载。在访问片外EPROM/RAM 时，它输出高8 位地址。P3口(P3.0P3.7，1017 脚)：P3口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O口。P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/O 端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下：P3.0：(RXD)串行数据接收。P3.1：(RXD)串行数据发送。P

34、3.2：(INT0#)外部中断0输入。P3.3：(INT1#)外部中断1输入。P3.4：(T0)定时/计数器0的外部计数输入。P3.5：(T1)定时/计数器1的外部计数输入。P3.6：(WR#)外部数据存储器写选通。P3.7：(RD#)外部数据存储器读选通。（4）80C51单片机的中断系统80C51系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。 (5) 80C51单片机的定时/计数器在单

35、片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。80C51单片机内集成有两个可编程的定时/计数器：T0和T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外，T1还可以作为串行口的波特率发生器。3.2测温器件的选型 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，但这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。采用数字温度计DS18B20，测出的温度直接就是数字量，无需进行A/D转换，

36、比较方便、快捷。故本设计采用DS18B20进行测温。3.2.1 DS18B20介绍DS18B20引脚如图3.3所示。 图3.3 DS18B20引脚图DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55+125 摄氏度，可编程为9位12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行

37、输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。(1) DS18B20的内部结构DS18B20的内部结构如图3.4所示。主要包括：寄生电源，温度传感器，64位ROM和单总线接口，存放中间数据的高速暂存器RAM，用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器，存储与控制逻辑，8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分。图3.4 DS18B2

38、0内部结构图（2） DS18B20的工作时序 根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：1. 每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位；2. 复位成功后发送一条ROM指令；3. 最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1560微秒左右后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法如图3.5，3.6，3.7所示。1） 初始化时序 图3.5 初始化时序总线上的所有传输过程都是以初始化

39、开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7K上拉电阻将总线拉高，延时1560us，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时480us。2) 写时序图3.6 写时序写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us，且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间，都是以总线拉低开始。写1时序，主机输出低电平，延时2us，然后释放总线，延时60us。写0时序，主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时2us。3) 读时序 图3.7 读时序总线器件仅在

40、主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us，且在2次独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1us。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。主机输出低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取总线当前电平，然后延时50us。(3) DS18B20的测温原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片ROM中主。机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出

41、。 程序可以先跳过ROM，启动所有DSl8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。DS18B20的测温原理如图3.7所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在

42、-55 所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.8中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值. DS18B20的测温流程如图3.9所示。 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读

43、写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。减法计数器 斜坡累加器减到0减法计数器预 置低温度系数振 荡 器高温度系数振 荡 器计数比较器预 置温度寄存器减到0 图3.8 测温原理内部装置初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换延时1S跳过ROM匹配读暂存器转换成显示码数码管显示 图3.9 DS18B20测温流程（5）DS18B20功能特点 1.采用单总线技术，与单片机通信只需要一根I/O线，在一根线上可以挂接多个DS18B20。2. 每只DS18B20具有一个独有的，不可修改的64位序列

44、号，根据序列号访问地应的器件。3. 低压供电，电源范围从35V，可以本地供电，也可以直接从数据线上窃取电源（寄生电源方式）。4. 测温范围为-55+125,在-1085范围内误差为0.5。5. 可编辑数据为912位，转换12位温度时间为750ms（最大）。6. 用户可自设定报警上下限温度。7. 报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值。8. DS18B20的分辩率由用户通过EEPROM设置为912位。9. DS18B20可将检测到温度值直接转化为数字量，并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。DS18B20有4个主要的数据部件：1. 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B