基于A(yíng)T89C51和DS18B20溫度測量系統

　　2．1數字溫度傳感器DS18B20

　　DS18B20是美國DALLAS公司推出的單總線(xiàn)數字測溫芯片。他具有獨特的單總線(xiàn)接口方式，僅需使用1個(gè)端口就能實(shí)現與單片機的雙向通訊。采用數字信號輸出提高了信號抗干擾能力和溫度測量精度。他的工作電壓使用范圍寬(3．0～5．5 V)，可
以采用外部供電方式，也可以采用寄生電源方式，即當總線(xiàn)DQ為高電平時(shí)，竊取信號能量給DS18B20供電。他還有負壓特性，電源極性接反時(shí)，DS18B20不會(huì )因接錯線(xiàn)而燒毀，但不能正常工作?？梢酝ㄟ^(guò)編程實(shí)現9～12位的溫度轉換精度設置。由表1[2]可見(jiàn)，設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時(shí)間就越長(cháng)，在實(shí)際應用中要將分辨率和轉換時(shí)間權衡考慮。

　　DS18B20采用3腳TO-92封裝，形如三極管，同時(shí)也有8腳SOIC封裝，還有6腳的TSOC封裝。測溫范圍為－55～+125℃，在一10～85℃范圍內，精度為±0．5℃。每一個(gè)DS18B20芯片的ROM中存放了一個(gè)64位ID號：前8位是產(chǎn)品類(lèi)型編號，隨后48位是該器件的自身序號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼。又因其可以采用寄生電源方式供電。因此，一條總線(xiàn)上可以同時(shí)掛接多個(gè)DS18B20，實(shí)現多點(diǎn)測溫系統。另外用戶(hù)還可根據實(shí)際情況設定非易失性溫度報警上下限值TH和TL。DS18B20檢測到溫度值經(jīng)轉換為數字量后，自動(dòng)存入存儲器中，并與設定值TH或TL進(jìn)行比較，當測量溫度超出給定范圍時(shí)，就輸出報警信號，并自動(dòng)識別是高溫超限還是低溫超限。

　　2．2 AT89C51單片機

　　AT89C51單片機是ATMEL公司生產(chǎn)的高性能8位單片機，主要功能特性如下：

　?、偌嫒軲CS-51指令系統；

　?、?2個(gè)雙向I/O口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計數器；

　?、?個(gè)串行中斷，兩個(gè)外部中斷源；

　?、芸芍苯域寗?dòng)LED；

　?、莸凸目臻e和掉電模式；

　?、? kB可反復擦寫(xiě)(>1 000次)FLASI ROM；

　?、呷o態(tài)操作O～24 MHz；

　?、?28×8 b內部RAM。

　　該款芯片的超低功耗和良好的性能價(jià)格比使其非常適合嵌入式產(chǎn)品應用。

　　3溫度測量系統軟件

　　DS18B20簡(jiǎn)單的硬件接口是以相對復雜的接口編程為代價(jià)。由于DS18B20通過(guò)單總線(xiàn)與單片機進(jìn)行通訊，所以其通訊功能是分時(shí)完成的。他與單片機的接口協(xié)議是通過(guò)嚴格的時(shí)序來(lái)實(shí)現的，只有在特定的時(shí)隙，才能實(shí)現DS18B20數據的寫(xiě)入和讀出。這里以AT89C51和一個(gè)DS18B20通訊為例，列出部分通訊的匯編語(yǔ)言代碼。

　　3．1 初始化子程序(RESET)

　　與DS18B20的所有通訊都是由一個(gè)單片機的復位脈沖和一個(gè)DS18B20的應答脈沖開(kāi)始的。單片機先發(fā)一個(gè)復位脈沖，保持低電平時(shí)間最少480μs，最多不能超過(guò)960μs。然后，單片機釋放總線(xiàn)，等待DS18B20的應答脈沖。DS18B20在接受到復位脈沖后等待15～60μs才發(fā)出應答脈沖。應答脈沖能保持60～240μs。單片機從發(fā)送完復位脈沖到再次控制總線(xiàn)至少要等待480 μs。程序代碼如下：

　　3．2 WRITE子程序

　　寫(xiě)時(shí)隙需要15～75 μs，且在2次獨立的寫(xiě)時(shí)隙之間至少需要1μs的恢復時(shí)間。寫(xiě)時(shí)隙起始于單片機拉低總線(xiàn)。以要把單片機A中的數據發(fā)給DS18B20為例，程序代碼如下：

　　3．3 READ子程序

　　讀時(shí)隙需15～60 μs，且在2次獨立的讀時(shí)隙之間至少需要1 μs的恢復時(shí)間。讀時(shí)隙起始于單片機拉低總線(xiàn)至少1 μs。DSl8820在讀時(shí)隙開(kāi)始15μs后開(kāi)始采樣總線(xiàn)電平。以單片機讀取2 B的數據為例。程序代碼如下：

　　4 結 語(yǔ)

　　用DS18820測量溫度，在其內部就能進(jìn)行A/D轉換，輸出數字量與單片機直接通訊，無(wú)需外加A/D轉換器，轉換速度快，降低了成本，而且簡(jiǎn)化了電路，提高了系統的集成度，使其滿(mǎn)足了最簡(jiǎn)的要求。這個(gè)溫度傳感器稍加改良，配合半導體制冷器還能實(shí)現高精度的溫度控制功能。