毕业设计（论文）基于单片机的温度监测系统设计.doc

题 目：基于单片机的温度监测系统设计学 院：信息电子技术学院年 级：09级专 业：电气工程及其自动化姓 名：学 号：指导教师：摘 要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。本系统是采用51系列单片机实现温度自动检测与报警，检测的温度范围在0至+99之间，利用键盘设定上限温度和下限温度，先用温度传感器采集周围环境中的温度值，再将采样值和设定值进行比较，如果超出设定范围就进行报警并自动控制：高于设定的最高温度就控制降温，低于设定的最低温度就控制加温，由此对周围环境的温度进行有效检测与报警。本设计基本上满足了温度检测与报警的要求，利用LED清晰的显示了当前温度，具有调量小，操作简单等优点。该系统稳定且成本低，具有广阔的应用的前景。关键字 AT89C52单片机；LED显示器；DS18B20温度传感器AbstractTemperature measurement and control of industrial production process is typical of the application, as sensors in production and life, the more widely used by single bus digital temperature sensor for temperature testing and control the development get faster .This design uses 51 series monolithic integrated circuits to realize temperature automatic detection and alert, the temperature range from 0 to +99 degree Celsius .The concrete design thought is: First uses the keyboard hypothesis temperature value, and then uses the temperature sensor gathering the temperature value from the environment. And compare the sampling value with the definite value, and then the corresponding control equipment carries on works to achieve the control of the environment temperature. This design basically has satisfied the temperature control request, it's prompted by a simple LED display, although there is overshoot slightly, the sampling value and the definite value is basically consistent, the operation is very simple. This system allows people to work with life each place, and powerfully impelled various professions technological transformations and the product renewal, so the application prospect is broad.Keywords AT89C52 monolithic integrated circuits；LED display；DS18B20 temperature sensor目 录摘 要iAbstractii第 1 章绪 论11.1课题的目的和意义11.2单片机基本原理及发展现状11.3DS18B20温度传感器的发展现状41.4DS18B20温度传感器的主要特性51.5DS18B20温度传感器的测温原理51.6DS18B20温度传感器的工作方式6第 2 章系统方案设计82.1设计方案82.1.1方案一82.1.2方案二82.2方案论证9第 3 章系统方框图的硬件设计113.1系统方框图113.2系统的器件选型113.2.1单片机的选型123.2.2传感器的选型12第 4 章系统硬件电路图的设计144.1温度采集电路的硬件设计144.2LED显示电路的硬件设计184.3键盘电路的硬件设计204.4报警和控制电路的硬件设计214.5看门狗的硬件设计224.6系统时钟的设计234.7电源电路的硬件设计244.8数据存储器的掉电保护254.9整个系统的电路设计26第 5 章硬件的抗干扰设计275.1干扰来源及分析275.2硬件抗干扰措施275.3印刷电路板的抗干扰设计285.4系统的强制复位29第 6 章系统的软件设计306.1软件设计概述306.2命令获取序列号306.3多点温度测量316.4系统报警31结 论33致 谢34参考文献35附录A36附录B37附录C38第 1 章 绪 论1.1 课题的目的和意义随着现代科技和工业的发展，温度控制广泛应用于人们的生产和生活中。各种工厂生产车间、园艺温室、农作物温室和各种仓库都要求对温度进行有效的控制。但是某些温室加热设备的操作主要是由人工来完成的。人们使用温度计来测量温度，通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，操作人员的劳动强度大，而且无法达到对温度的有效控制。基于上述状况，本次设计设计了一种基于AT89C52单片机和数字温度传感器的温度检测报警系统。温度检测报警系统主要由硬件电路和软件程序两部分组成。本文将详尽的叙述硬件电路设计和相应的软件设计。本次设计采用采样值和键盘设定值进行比较运算的方法来简单精确地控制温度。它的整体思想是先通过键盘输入设定温度的范围，保存在单片机中指定单元，再利用温度传感器DS18B20进行信号的采集，送入单片机中，保存在采样值单元。然后把采样值与设定值进行比较运算，得出控制量，从而调节继电器触发端的通断，来实现将温度控制在一定的范围内1。 温度检测报警系统由硬件和软件两个部分组成。其系统硬件部分主要由七段数码显示模块、温度采集模块、键盘模块等几个模块组成。软件设计的主要内容包括：各模块的软件编程、系统调试及主要技术性能的测试。1.2 单片机基本原理及发展现状AT89C52是一个低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89LV52单片机可为您提供许多高性能低价位的系统控制应用场合。AT89C52有40（或44）个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个可编程全双工串行通信口，8个中断源，2个读写口线，3级程序加密锁。低功耗空闲和掉电模式。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。引脚图如图1-1所示：图1-1AT89C52型号单片机引脚AT89C52 特点：1.与MCS-51产品指令和引脚完全兼容2 8K字节可重擦写FLASH闪存3.1000次擦写周期4.全静态操作：0Hz24MHz5.三级加密程序存储器6.256X8字节内部RAM7.32个可编程I/O口线8.3个16位定时/计数器9.8个中断源10. 可编程串行UART通道 11. 低功耗空闲和掉电模式 引脚功能特性 ：P1.0 T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）P2口P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能：端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 T0(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1)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)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。 FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。1.3 DS18B20温度传感器的发展现状DS18B20是美国Dallas半导体公司利用单总线协议生产的一款数字温度传感器。单总线技术是美国Dallas半导体公司近年来推出的新技术。它将地址线、数据线、控制线合为1根信号线，每个DS18B20都有自己唯一的序列号，允许在这根信号线上挂接多个单总线器件。其测温范围为-55° +125，在-10°+85时精度为±0.5，测量的温度值可以由用户选择设定用912位表示，DS18B20的转换分辨率均可由用户设定。温度转换所需转换时间较短，最大转换时间为750ms，可以设定温度超标报警的上、下限值，在温度超限时发送报警信号。本设计中由于需要远距离不同位置设置温度传感器，故采用外部电源供电方式，实现3点温度检测。主机采用具有ISP下载功能的AT89S52单片机，自带8K的ROM程序存储器，外设还有LED显示电路，键盘输入接口，温度超限报警电路以及与上位机通信的串口电路。DS18B20 数字温度计提供9 位(二进制) 温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20 送出,因此从主机CPU 到DS18B20 仅需一条线(和地线) 。DS18B20 的电源可以由数据线本身提供,而不需要外部电源。因为每一个DS18B20 在出厂时已经给定了唯一的序号,因此任意多个DS18B20 可以存放在同一条单线总线上,这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DS18B20 的测量范围从- 55 + 125 ,增量值为0. 5 ,可在1 s (典型值) 内把温度变换成数字。1.4 DS18B20温度传感器的主要特性DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内,三只管脚分别为数字信号输入/输出端、电源端和外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地) ；工作电压范围为3. 05. 5V,在寄生电源方式下可由数据线供电;DS18B20具有独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；DS18B20支持多点组网,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温；温范围- 55125,在- 1085时精度为±0. 5；可编程的分辨率为912位,对应的可分辨温度分别为0. 5、0. 25、0. 125和0. 0625,可实现高精度测温；在9位分辨率时最多在93. 75ms内把温度转换为数字, 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字,速度更快；测量结果直接输出数字温度信号,以“一线通信”串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力； DS18B20具有负压特性,当电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。DS18B20内部结构主要由四部分组成: 64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的电路很简单,由一片DS18B20和一只4. 7k 的上拉电阻构成。DS18B20内集成了一个温度传感器、64位ROM、9字节RAM、3字节EERAM (掉电可保存) ,可将温度信号转换为数字信号直接输出。DS18B20与外部的接口为单总线方式,即数据的输入、输出及同步均由同一根线完成。其温度测量范围为- 55125,在- 1080范围内精度为±0. 5,输出的温度值可编程为912位。VD接电源, 3V5V; GND为地;DQ为数据的输入输出。DQ作为输出时为漏极开路,必须加4. 7k的上拉电阻。1.5 DS18B20温度传感器的测温原理DS18B20低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在- 55所对应的一个基数值。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,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,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1中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值。1.6 DS18B20温度传感器的工作方式DS18B20传感器进行的功能操作是在发送命令的基础上完成的,上电后传感器处于空闲状态,需要控制器发送命令才能完成温度转换。对传感器的功能操作的次序是首先完成对芯片内部的ROM操作,有5条操作ROM的指令可用于器件识别,它们分别是: ReadROM ( 33H ) 、Match ROM ( 55H ) 、Skip ROM ( CCH ) 、Search ROM ( F0H) 、Alarm Search ( ECH) 。Read ROM:用于读出64位ROM数据,适用于仅有1个DS18B20的场合。Match ROM:查找与给定64位ROM数据相匹配的DS18B20。Skip ROM:适用于仅有1 个DS18B20的场合,无需给出64位码就能快速选定器件。Search ROM:适用于多个DS18B20 的场合,该指令可识别出每个器件的ID号。Alarm Search:用于温度报警查询。9字节RAM中,字节1、2 用来存放当前测量的温度值, 1为低8位, 2为高8位;字节3、4用来存放预设报警温度的上下限值, 3为上限, 4为下限；字节5用于配置寄存器,确定温度数据的位数,相关位为D5、D6,字节5的其余位均为无关位；字节6、7、8均为保留字节,一般不用； 字节9 存放前8 个字节循环冗余校验码(CRC码) 。3字节的EERAM分别对应于RAM区的字节3、4、5,用于备份系统设置。对RAM的操作指令有6条,分别为:Write (4EH) 、Read ( BEH ) 、Copy ( 48H ) 、Convert ( 44H ) 、Recall(B8H) 、Read Power (B4H) 。W rite:写RAM存储器,随后的3个字节分别写入RAM字节3、4、5,该指令必须在复位操作前完成。Read:读出RAM中所有9个字节的数据,该指令可随时被复位操作所终止。Copy:将RAM区的3、4、5字节备份至EERAM。Recall:将EERAM中的数据装入RAM。Convert:温度转换开始指令。Read Power:读电源指令,此处不作介绍。对DS18B20的每一次操作均由4个步骤组成:(1)初始化(复位操作) ；( 2 )对ROM 操作指令(识别器件) ；( 3)对RAM 操作指令(读、写、转换) ；(4)收发数据,时序图如图2所示。初始化过程如下:主控器将信号线拉低,持续时间T1 (480s < t1 <960s) ；主控器等待时间T2 (15s < t2 < 60s) ；主控器检测信号线,若为低,进行下一步,否则重新初始化；主控器在240s内等待信号线变高,如变高表示初始化完成,否则重新初始化；主控器延时至少480s,确保应答正确;在收发数据过程中,每一位的读写时间应至少持续60s,以确保读写正确。第 2 章 系统方案设计2.1 设计方案2.1.1 方案一采用普通电阻式温度传感器，放大器，A/D转换器作为测量温度的电路。采用两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为“热电偶”。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在540微伏之间。热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很 好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。2.1.2 方案二采用数字可编程温度传感器作为温度检测元件。数字可编程温度传感器可以直接读出被测温度值。不需要将温度传感器的输出信号接到A/D转换器上，减少了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。 同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C+125°C，在-10+85°C范围内，精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。它还有很多特性：适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，寄生电源方式下可由数据线供；独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；温范围55125，在-10+85时精度为±0.5；可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温；在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作2。2.2 方案论证方案一硬件电路复杂，需要设计A/D转换电路，以及与其相关的编程，总体设计起来较困难，软件、硬件调试复杂，硬件成本较高。而且器传感器有以下缺点：它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响。所以总体来说，方案一在硬件、软件上的成本都比较高，而且易受外部环境的影响，系统工作不稳定。方案二由于采用的是具有一总线特点的温度传感器，所以电路连接简单；而且该传感器拥有强大的通信协议，同过几个简单的操作就可以实现传感器与单片机的交互，包括复位传感器、对传感器读数据写数据、对传感器写命令。软件、硬件易于调试，制作成本较低。也使得系统所测结果精度大大提高。经过对这两种方案的比较，本设计决定采用方案二第 3 章 系统方框图的硬件设计3.1 系统方框图本设计是将AT89C52单片机和其它外围电路组合形成单片机控制系统应用于温度检测和报警。本单片机控制系统是一个完整的智能化的集数据采集、显示、处理、控制于一体的系统。由传感器、LED显示单片机及执行机构控制部分等组成。系统硬件原理图如图3-1所示。51单片机LED显示电路看门狗电路温度报警电路温度传感器电路键盘输入电路温度控制电路图3-1 系统硬件原理结构图本系统的硬件电路由AT89C52单片机、温度传感器、LED显示电路、报警电路和看门狗电路等几部分组成。温度传感器主要完成数据的采集，AT89C52单片机是系统的核心部分，主要完成系统参数和控制参数的设定，显示部分显示当前的温度值，方便操作人员的操作。报警电路主要是在当前的温度值不在设定的范围内时产生报警。看门狗电路保证程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位或者复位，以使系统恢复正常的工作状态3。本系统的整个电路图均使用Protel 99 SE绘图软件完成。3.2 系统的器件选型3.2.1 单片机的选型因为结合要解决的实际问题，具体选择时还应该考虑以下原则：为降低成本和简化系统，单片机应该有内部程序存储器和数据存储器，以免扩展造成系统复杂化，占据过多的I/0口，并且也增加了系统的不稳定性因素；程序中使用了外部中断和时间中断T0，所选单片机应该有两个以上中断源本系统程序算法简单，所选单片机应支持使用MCS-51系列通用汇编语言开发，以利于软硬件的结合，及时检查修改各种软硬件不协调。MCS-51系列单片机具有集成度高、系统结构简单、系统扩展方便、可靠性高、处理功能强、速度高、容易产品化等特点。鉴于以上对单片机的要求和从节约扩展外围电路成本的角度考虑，本系统采用了AT89C52单片机作为核心部件，AT89C52是Intel公司在MCS-51系列三种基本型产品基础上，又推出的增强型系列产品，即52子系列。AT89C52内部RAM增加到256字节，内部程序存储器扩展到8KB，与8051相比，不用扩展程序存储器，减少硬件线路连接4。3.2.2 传感器的选型温度传感器的作用是将室内温度的变化量转换成电信号，再经放大器放大，模数转换器转换，送进微机与设定值比较，以便发出控制信号。温度传感器按传感器的结构可以分为：传统的分立式温度传感器热电偶传感器、模拟集成温度传感器、光纤传感器、智能温度传感器、数字温度传感器等。模拟集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。光纤测温技术解决了许多热电偶和常规红外测温仪无法解决的问题。而在高温领域,光纤测温技术越来越显示出强大的生命力。智能温度传感器(亦称数字温度传感器）它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器和接口电路。数字温度传感器因更适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统中，具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。对比以上几种温度传感器，集成数字温度传感器具有外接电路简单，输出稳定，功耗小，成本低的优点，并且作为电子电路的一个模块对电路的影响也比较小，因此本设计选用美国DALLAS公司的集成数字温度传感器DS18B20。第 4 章 系统硬件电路图的设计4.1 温度采集电路的硬件设计本次设计所采用的温度传感器为Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为±0.5。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存5。DS18B20与AT89C52单片机接口电路的设计DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线，DS18B20与AT89C52单片机的接口电路如图4-1所示。图4-1 传感器与AT89C52单片机的连接DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DS18B20采用3脚或8脚封装，如图4-2所示。其中，VCC和GND是电源和接地引脚，DQ是数据线引脚。图4-2DS18B20的管脚图DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。表4-1DS18B20的温度存储方式bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LS ByteMS Byte23Bit15S22Bit14S21Bit13S20Bit12S2-1Bit11S2-2Bit10262-3Bit9252-4Bit824这是12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如90的数字输出为05A0，60的数字输出为03C0H，50的数字输出为0320H，20的数字输出为0140H。DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过ROM， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有多少，什么样的设备。若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有的数据都读，写都是从最低位开始。DS18B20有4个主要的数据部件： 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DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，温度报警触发器TH和TL,配置寄存器。DS18B20的存储器包括高速暂存器RAM和可电擦除RAM，可电擦除RAM又包括温度触发器TH和TL，以及一个配置寄存器。存储器能完整的确定一线端口的通讯，数字开始用写寄存器的命令写进寄存器，接着也可以用读寄存器的命令来确认这些数字。当确认以后就可以用复制寄存器的命令来将这些数字转移到可电擦除RAM中。当修改过寄存器中的数时，这个过程能确保数字的完整性。高速暂存器RAM是由8个字节的存储器组成；第一和第二个字节是温度的显示位。第三和第四个字节是复制TH和TL，同时第三和第四个字节的数字可以更新；第五个字节是复制配置寄存器，同时第五个字节的数字可以更新；六、七、八三个字节是计算机自身使用。用读寄存器的命令能读出第九个字节，这个字节是对前面的八个字节进行校验。64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代码，接下来的48位为连续的数字代码，最后的8位是对前56位的CRC校验。64-位的光刻ROM又包括5个ROM的功能命令：读ROM，匹配ROM，跳跃ROM，查找ROM和报警查找。DS18B20可以使用外部电源VDD，也可以使用内部的寄生电源。当VDD端口接3.0V5.5V的电压时是使用外部电源；当VDD端口接地时使用了内部的寄生电源。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5K左右的上拉电阻。 配置寄存器是配置不同的位数来确定温度和数字的转化。可以知道R1，R0是温度的决定位，由R1，R0的不同组合可以配置为9位，10位，11位，12位的温度显示。这样就可以知道不同的温度转化位所对应的转化时间，四种配置的分辨率分别为0.5，0.25，0.125和0.0625，出厂时以配置为12位。DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。16位数字摆放是从低位到高位。DS18B20有六条控制命令温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中 重新E²RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU 。DS18B20的初始化（1） 先将数据线置高电平“1”。（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3） 数据线拉到低电平“0”。（4） 延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。（5） 数据线拉到高电平“1”。（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。DS18B20的写操