基于DS18B20的家用溫度測量器方案設計

圖4 DS18B20外形

　?。?）DS18B20工作原理

　　DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數不同，且溫度轉換的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。DS18B20測溫原理如圖5所示。其中，低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數器1。高溫度系數晶振的振蕩頻率隨溫度變化改變明顯，所產(chǎn)生的信號作為計數器2的脈沖輸人。計數器1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的—個(gè)基數值。計數器1對低溫度系數晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數，當計數器1的預置值減到0日寸，溫度寄存器的值將加1，計數器1將重新被裝人預置，并重新開(kāi)始對低溫度系數晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數。如此循環(huán)，直到計數器2計數到OH寸停止溫度寄存器值的累加。此時(shí)，溫度寄存器中的數值即為所測溫度。圖5中的斜率累加器用于補償和修正測溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正計數器1的預置值。

圖5 DS18B20測溫原理圖

（2）DS18B20的主要特性

　　1）適應電壓范圍3.0V～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線(xiàn)供電。

　　2）DS18B20與微處理器之間僅需要—條口線(xiàn)即可雙向通訊。

　　3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯—的三線(xiàn)上，實(shí)現組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。

　　4）不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在外形如一只三極管的電路內。

　　5）測溫范圍－55℃～＋125℃，在－lO℃～＋85℃時(shí)精度為±0.5℃。

　　6）可編程的分辨率為9位～12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現高精度測溫。

　　7）在9位分辨率時(shí)，最多93.75ms便可把溫度轉換為數字，12位分辨率時(shí)最多750ms便可把溫度值轉換為數字。

　　8）直接輸出數字溫度信號，以一線(xiàn)總線(xiàn)串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。

　　9）電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì )因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。

　　DS18B20遵循單總線(xiàn)協(xié)議，每次測溫時(shí)必須有初始化、傳送ROM命令、傳送RAM命令、數據交換等4個(gè)過(guò)程。

　　3、AT89C2051單片機

　　采用AT89C2051單片機作為主控元件（參見(jiàn)圖2）。

　　4、數碼管顯示

　　采用四位共陽(yáng)數碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，溫度顯示保留到小數點(diǎn)后一位。編程時(shí)，利用P3.2～P3.5作為數碼管動(dòng)態(tài)顯示的位選端，Pl.0～Pl.7作為數碼管動(dòng)態(tài)顯示的段選位。當P3.2輸出高電平時(shí)選中“1”號數碼管，P3.3輸出高電平時(shí)選中“2”號數碼管，以此類(lèi)推。在電路中，P3.2～P3.5外接4只NPN三極管作為驅動(dòng)。Pl.0～Pl.7外接8只電阻限流。

　　三、參考程序

　　本設計采用單片機C語(yǔ)言進(jìn)行編程，限于篇幅，其參考程序此處不一一列出。

　　四、制作與調試

　　本設計調試較為簡(jiǎn)單，只要安裝、焊接正確，程序編寫(xiě)準確完整，一般較為容易實(shí)現功能。

　　調試好的實(shí)物如圖6所示。

圖6 實(shí)物圖