基于DS18B20的溫度測量和顯示系統設計與仿真

摘要：基于美國DALLAS公司推出的數字溫度傳感器DS18B20，給出了一個溫度測量與顯示系統的設計方法。該系統由51單片機AT89C52控制，并由8位數碼管顯示實時溫度，通過該系統可設置溫度上限與下限，以便在溫度超過限值時進行報警。
關鍵詞：單片機；AT89C52；DS18B20；溫度測量

0 引言
傳統的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，而熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準確率低，且必須轉換為數字信號后才能由單片機進行處理，在高精度要求的溫度檢測應用中，熱敏電阻已經被精度高、準確性好的集成溫度采集設備所代替。DS18B20是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型數字溫度傳感器。它在溫度精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面有很大改進，因而被廣泛應用于溫度采集與處理、數字溫度計及各種溫控系統中。本文采用DS18B20設計的溫度測量與顯示系統，可以實時測量并顯示的溫度范圍為-55～125℃。系統可設置溫度上限和溫度下限，當測量溫度高于上限或者低于下限溫度時，系統將發出報警。

1 溫度傳感器DS18B20
DS18B20是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，該傳感器的可測溫度范圍為-55～125℃，可編程分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度為0．5℃、0．25℃、0．125℃和0．062 5℃。DS18B20的測量輸出為數字信號，并可單線串行發送給CPU，并支持多點組網。DS18B20有3腳和8腳兩種結構，而8腳的結構又有不同的封裝形式，圖1所示是DS18B20的引腳圖。本文采用三極管形狀的3腳DS18B20。
事實上，無論是3腳結構還是8腳的結構，DS18B20在實際電路中都只有3個引腳參與連接，即電源(VDD)、地(GND)和信號輸入輸出(DQ)。

2 系統仿真電路
基于DS18B20的溫度測量與顯示系統仿真電路圖如圖2所示。

電路中的單片機采用AT89C52，DS18B20采用外部電源供電方式，其DQ端子與單片機的P3．7相連。采用兩個4連排共陽極數碼管顯示實時溫度，分別用于顯示整數部分和小數部分。數碼管的段選線與單片機的P1口相連，位選線與P2口相連。圖中顯示的正是最高溫度125℃，由于在proteus軟件中DS18B20無法設置小數，所以小數部分只能顯示零了。DS18B20的最高分辨率為0．0625℃，所以理論上應該能顯示4位小數。