数字温度传感器软硬件设计实现

　目前，在工业控制的很多领域，温度监控普遍是利用热敏电阻组成的测温电路，经过A／D与D／A转换后实现测温，但是由于热敏电阻的不稳定性，导致测温易受外界干扰、且精度不高。
　　DS18B20数字温度传感器是Dallas公司生产的1-Wire，即单总线器件，具有线路简单、体积小的特点。因此用他组成一个测温系统，具有线路简单，在1根通信线可以挂很多这样的数字温度传感器，十分方便。
　　l DS18B20性能特点
　　1.1 DS18B20特性及引脚分布
　　DS18B20测温范围在-55～+125℃；转换精度9～12位进制数，可编程确定转换的位数；测温分辨率为9位精度为0.5℃，12位精度为0.062 5℃；转换时间：9位精度为93.75 ms、10位精度为187.5 ms、12位精度为750 ms；内部有温度上、下限告警设置。DS18B20采用TO-92封装模式，其引脚功能描述见表1。
　　1.2 DS18B20的内部结构
　　DS18B20的内部结构如图1所示，他主要包括温度传感器、64位激光ROM单线单口、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值、触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码发生器等。
　　
　　2 单总线技术特性
　　单总线即只有1根数据线，系统的数据交换、控制都由这根线完成。主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其他设备使用总线。所有的单总线器件都要遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性，基本的通信过程如下：主机通过拉低单总线至少。480μs产生Tx复位脉冲；然后由主机释放总线，并进入Rx接收模式。主机释放总线时，会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿；单总线器件检测到该上升沿后，延时15～60μs；单总线器件通过拉低总线60～240 μs产生应答脉冲；主机接收到从机的应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。
　　3 基于DS18B20高精度数字温度传感器
　　基于DS18B20高精度数字温度传感器可以完成如下的功能：
　　（1）采用采用AT89S52单片机和DS18B20温度传感器通信，控制温度的采集过程和进行数据通信；
　　（2）提供DS18B20的使用外围电路、温度显示LED电路以及DS18B20和单片机的通信接口电路；
　　（3）利用发光二极管指示系统的工作状态，DS18B20温度传感器内置温度上下限；
　　（4）编写C51程序，完成单片机对温度数据的采集过程以及与DS18B20数据传输过程的控制。
　　4 系统设计
　　4.1 系统分析
　　基于单片机系统的高精度数字温度计基本结构框图如图2所示。
　　
　　高精度数字温度计的主要功能模块分3类：
　　输入控制 在一定要求下，采取一定形式的控制方式实现温度计不同功能的转换，以及控制指令以一定方式传送到单片机。
　　LED数码显示 单片机将数字温度量发送到LED显示模块，并控制LED显示模块按照一定的格式显示的功能。
　　数据采集 单片机通过对DS18B20的读写操作，完成对数据的存储和读取，从而实现单片机的存储单元数据处理。
　　4.2 硬件电路
　　根据系统的控制要求，选择Intel公司的80C52单片机，他包括数字温度传感器的数据采集、数据处理、晶振复位和温度显示电路。