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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于DS18B20的蔬菜大棚多点测温系统设计The Design of Vegetable Greenhouse Multi-point Temperature Measurement System Based on DS18B20 完成日期 2012年5月15日毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业 毕业设计题目基于DS18B20的蔬菜大棚多点测温系统设计指导教师姓名刘成群指导教师职称工程师评 定 成 绩 指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题 目基于DS18B20的蔬菜大棚多点测温系统设计学生姓名 学号 班
2、级 专业 承担指导任务单位电气工程系导师姓名刘成群导师职称工程师一、基本要求用数字温度传感器18B20实现10点以上环境温度检测，单片机分析各点数据，显示出各温度点数值，并能实现温度超限报警。此系统可应用于对环境温度检测要求比较高的场合，如家庭温度检测，粮仓温度检测、蔬菜大棚等。要求做出实物。二、技术参数和要求1）系统供电电压：DC5V。2）检测精度：1度。3）将18B20的信号线连在一起，用单片机的一个I/O口实现所有器件的读，实现真正的一线传感器。4）四个数码管（两位显示地点编号，两位显示温度），三个指示灯（报警灯，设定指示灯，工作状态灯），四个按键。5）工作状态。1. 间隔3秒循环显示各
3、点温度，工作状态灯闪烁。 2. 固定显示某点温度，工作状态灯常亮。6）可以设定各点报警温度值。7）某一个地点产生报警后，报警灯闪烁，蜂鸣器响，数码显示报警地点编号和温度，若是有多点报警则间隔 2秒循环显示。三、系统结构整体可分为五部分:单片机、传感器、按键、数码管、声光报警。1）单片机负责温度数据采集并进行分析处理。2）按键决定系统的工作状态。3）数码管显示部分，负责显示数据。4）声光报警温度超限时给予报警。四、应收集的资料及参考文献1）裴清华.基于AT89C51单片机的蔬菜大棚控制系统J;计算机与现代化;2010年01期2）高峰.单片微型计算机原理与接口技术M.科学出版社,2007-4.10
4、4131.3）包敬海;樊东红;陆安山;龚文锋.基于DS18B20的多点体温检测系统的研究J;自动化与仪表;2010年02期五、进度计划第1周： 收集资料，完成开题报告。第2周第3周： 方案设计。第4周第8周： 系统设计、制作设计电路图。第8周： 中期检查。第9周第12周： 系统调试，撰写论文。第13周第14周：撰写论文，审核，定稿。第15周第16周：答辩环节。教研室主任签字时间年 月 日毕业设计开题报告题目基于DS18B20的蔬菜大棚多点测温系统设计 学生姓名 学号 班级 专业 一、课题背景近年来，随着我国农业科技的发展，蔬菜大棚技术得到了广泛的普及应用，温室大棚数量日渐增多。对于这些蔬菜大棚
5、来说，温度是衡量温室大棚的重要指标，它直接影响到栽培作物的生长和产量。为了实现蔬菜大棚生产优质、高产，加强温室内的温度的检测是十分有必要的，但是传统的方法是用双金属式测量计等测试器材进行测量，通过人工进行检测，对不符合温度要求的大棚进行升温和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测量的温度误差大，随机性大。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的控制措施就显现出很大的局限性。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温度测量仪。该设计即是针对这一问题，设计出了能够实现温度自动检测、显示、上下限报警等多功能的温度检测系统。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长
6、的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。二、国内外研究现状从国内外蔬菜大棚温度检测技术的发展状况来看，蔬菜大棚温度检测技术大致经历了2个发展阶段：1人工测量阶段：在人工测量阶段，主要采用两种测量方法。第一种是原始的检测方法，生产一线的种植者是蔬菜大棚温度检测系统的传感器，他们通过对蔬菜大棚内外的气候状况和对作物的生长状况进行观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节蔬菜大棚内的环境。种植者凭借自己的经验和直觉对蔬菜的生长环境温度进行测量，是传统农业的生产方式。这种测量方法劳动生产率较低、误差较大，不符合工业化农业的生产需要，而且对种植
7、者的素质要求较高。第二种是传统的检测方式，采用双金属式测量计等测试器材进行测量，人工检测。双金属温度计的缺点为测温范围较小、精度相对不高，从而误差较大，而且这种测试方法费时费力，效率低。不符合工业化农业生产的需要。2自动测量阶段：在自动测量阶段，种植者输入蔬菜大棚的生产作物所需环境的目的参数，单片机根据传感器实际的测量值与事先设定的目标进行比较，以决定蔬菜大棚环境温度的测量，并进行报警，相应的控制机构进行加热、降温等动作。自动控制的蔬菜大棚温度检测技术，实现了生产的自动化，适合规模化种植，劳动生产率得到了提高。通过改变温室环境设定的目标值，可以自动的进行温室内环境气候调节。使作物处在最佳的生产
8、状态。在自动测温系统中，单片机多点温度测控系统，具有测量精度高、稳定性好、配置灵活、成本低廉、容易扩展、传输距离远且抗干扰性强等特点。符合工业化农业生产的需要。本设计采用的是DS18B20温度传感器进行温度测量，DS18B20是一款性能优异的智能集成数字式传感器，体积小、功耗低、性能高、抗干扰能力强、使用简单。恰恰符合了工业化农业生产的需要可大规模推广，实际应用意义更加广泛。三、所要进行的主要工作和所采用的方法、手段1主要工作：1) 资料收集：查阅与本课题相关的中英文文献资料。2) 单片机、温度传感器型号的确定电路图的设计 单片机主程序的编写 3) 用protel画出原理图、PCB版图，焊接电
9、路4) 完成系统设计，然后对电路的各个部分进行相关调试，并进行测试2采用的方法、手段本文是选用AT89C51单片机与DS18B20组成的蔬菜大棚多点测温系统。AT89C51是一款高性能、兼容性强、程序编写灵活性强、价格低廉的一款单片机，符合本文设计的要求。DS18B20数字式温度传感器，每个DS18B20都有一个唯一的64位ROM序列号，通过查询此序列号，就可以区分不同的器件，从而实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的，确保在应用时能被唯一标识，以实现对对象的准确控制。DS18B20的温度测量范围为-55+125，测量精度为1。能将被测量的温度直接转化成串行数字信号，通过单片机，将温度显示
10、到数码管上，并可实现温度上下限报警。还可通过按键对温度上下进行设置,实现温度上下限可变的蔬菜大棚温度检测系统。四、预期目标系统完成后可以通过温度传感器DS18B20对大棚的多位置温度进行测量，通过单片机AT89C51对采集到的数据进行处理，用数字温度传感器18B20实现10点以上环境温度检测，单片机分析个点数据，显示出各温度点数值，且能实现温度超限报警，并做出实物。指导教师签字时 间 年 月 日摘要温度是影响蔬菜大棚内作物生长的重要因素，温度过高或过低，都会影响蔬菜的生长。传统的温度控制是用温度计来测量，并根据此温度人工来调节其温度。但仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。为此，现代的蔬菜大棚
11、管理中通常需要温度自动检测控制系统，对蔬菜大棚内的温度进行实时检测控制，以使蔬菜大棚内的作物保持在最佳的生长状态。本文介绍了基于AT89C51单片机和10个DS18B20传感器的蔬菜大棚多点测温系统。其中DS18B20为温度采集模块, AT89C51单片机作为主要控制器，并配合数码管显示电路，按键控制电路，温度上下限调整电路，声光报警等电路实现10点单总线多点温度的检测、显示、温度上下限可调的温度检测系统。通过按键对单片机的工作状态进行控制，确定其工作在测温状态、报警状态、还是设定状态。按键设定温度上下限，以适应不同种类、不同生长时期作物生长所需最适温度的要求。在系统设计过程中充分考虑性价比，
12、选用价格低、微功耗、性能稳定的元器件。该温度测量仪具有连接点数多，传输距离远，扩展方便，便于构成采集系统及价格低廉等优点，非常适用于多点蔬菜大棚的温度检测，能够方便准确地显示蔬菜大棚内的温度，且省时省力。能有效保证蔬菜的正常生长，为蔬菜的生长提供稳定的环境场所。关键词：温度DS18B20单总线多点蔬菜大棚AbstractTemperature is an important factor to affect crop growth in the vegetable greenhouse. The temperature will affect the growth of vegetables
13、when it is too high or too low. Traditional temperature control with a thermometer to measure the manual is to adjust the temperature according to this temperature. However, merely relying on the manual control not only waste the labor force but also prone to error. To this end, modern vegetable gre
14、enhouse management usually requires automatic temperature control system is detected. The real-time detection and control of temperature in the vegetable greenhouse will keep the vegetable greenhouse crops maintaining an optimal growth state.This paper introduces the vegetable greenhouses multi-poin
15、t temperature measurement system based on AT89C51 microcontroller, C language, and 10 DS18B20 sensor. DS18B20 is the temperature acquisition module. AT89C51 microcontroller as the main controller with the display circuit and digital key control circuit, the lower limit on the temperature adjustment
16、circuit, sound and light alarm circuit is the system. The temperature detection system can realize the 10 points temperature detection, display and adjustment by a single bus. The keys control the working status of the microcontroller to determine its work in the temperature status, alarm status, or
17、 set the state. The buttons is to set the temperature lower limit to accommodate the types of different growth stages of crop growth and the optimum temperature required. Fully considering the cost-effective in the system design process I selected low price, micro-power consumption and stable perfor
18、mance components. The temperature gauge has a number of connection points, the transmission distance; the expansion is convenient, easy to form a collection system and the advantages of low prices. The system is ideal for multi-point temperature of the vegetable greenhouses detection. It can easily
19、and accurately shows the temperature inside the vegetable greenhouses. Whats more, It effectively guarantee the normal growth of vegetables and provide a stable environment for the growth of vegetables places.Key words：TemperatureDS18B20Multi-point by a single busVegetable greenhouse目录第1章绪论11.1研究的背景
20、及意义11.2国内外研究现状11.2.1人工测量阶段11.2.2自动测量阶段2第2章系统的总体设计32.1系统的设计要求32.2系统的基本组成32.3系统的工作原理4第3章系统的硬件设计53.1单片机AT89C5153.1.1功能特性53.1.2管脚说明53.2DS18B2083.2.1DS18B20温度采集模块硬件电路图83.2.2DS18B20的主要特性93.2.3DS18B20的外部形状及内部结构93.2.4单总线操作流程和操作命令133.2.5DS18B20使用中注意事项143.3声光报警模块153.4按键控制模块163.5数码管显示模块16第4章系统的软件部分184.1主程序流程图1
21、84.2温度设定子程序流程图194.3DS18B20时序及有关程序204.3.1DS18B20初始化时序及程序204.3.2DS18B20写时序及程序214.3.3DS18B20读时序及程序224.3.4循环检测温度子程序流程图23第5章总结与展望255.1总结255.2展望25参考文献26致谢27附录28附录A外文资料28附录B电路图46附录C程序48第1章 绪 论1.1研究的背景及意义近年来，随着我国农业科技的发展，蔬菜大棚技术得到了广泛的普及应用，温室大棚数量日渐增多。对于这些蔬菜大棚来说，温度是衡量温室大棚的重要指标，它直接影响到栽培作物的生长和产量。为了实现大棚蔬菜生产优质、高产，加
22、强温室内的温度检测是十分有必要的，但是传统的方法是用双金属式测量计等测试器材进行测量，通过人工进行检测，对不符合温度要求的大棚进行升温和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测量的温度误差大，随机性大。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的控制措施就显现出很大的局限性。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温度测量仪。该设计即是针对这一问题，设计出了能够实现温度自动检测、显示、上下限报警等多功能的温度检测系统。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。1.2国内外研
23、究现状从国内外蔬菜大棚温度检测技术的发展状况来看，蔬菜大棚温度检测技术大致经历了2个发展阶段：1.2.1人工测量阶段在人工测量阶段，是温室控制技术发展初期所采取的控制手段，其实并没有真正意义上的控制系统。主要采用两种测量方法。第一种是原始的检测方法，生产一线的种植者即是蔬菜大棚温度检测系统的传感器，他们通过对蔬菜大棚内外的气候状况和对作物的生长状况进行观测，凭借长期积累的经验和身体感知推测并判断，并通过手动调节蔬菜大棚内的温度。种植者凭借自己的经验和直觉对蔬菜的生长环境温度进行测量，是传统农业的生产规律。这种测量方法劳动生产率较低、误差较大，不符合工业化农业的生产需要，而且对种植者的素质要求较
24、高。第二种是传统的检测方式，常采用双金属式测量计等测试器材进行测量，人工检测。双金属温度计等原始温度计的缺点为测温范围较小、精度相对不高，从而误差较大，而且这种测试方法费时费力，效率低。不符合工业化农业生产的需要。1.2.2自动测量阶段随着科学技术的发展，蔬菜大棚温度检测系统的自动化、智能化程度也在日益增强。第一种是与单片机组成的温度检测系统，种植者输入蔬菜大棚的生产作物所需环境的目的参数，单片机根据传感器实际的测量值与事先设定的目标进行比较，对蔬菜大棚环境温度测量，并进行报警，相应的控制机构进行加热、降温等动作。具有测量精度高、稳定性好、配置灵活、成本低廉、容易扩展、传输距离远且抗干扰性强等
25、特点。但不适宜规模化生产，自动化、智能化有待提高。第二种，是与计算机组成的自动控制的温度检测系统，通过计算机输入温度控制的目的参数，此目的参数是根据蔬菜大棚内作物的生长状态的最优化目的参数，可以自动的进行温室内环境气候调节，能使植物在每个时间都处在最佳的生产状态。使种植者能得到优质、高产的作物，也提高了生产的自动化、智能化，但只适用于单个蔬菜大棚温度的控制。第三种是由上位机下位机组成的组网。系统能对大棚环境温度进行采集和显示，能通过上位机端远程设定蔬菜的生长期适宜温度，当蔬菜大棚的环境温度参数超过设定的下限值时控制电热棒加热，当温度参数超过设定的上限时，则控制风扇工作降低温度。每隔一定的时间控
26、制器需要将温度信息发送到上位机，由上位机软件将温度数据存储到数据库中。管理人员可以随时查询采集过来的温度历史记录，另外一台上位机可控制多个大棚通过改变温室环境设定的目标值，可以自动的进行温室内环境气候调节。使温度检测控制系统的自动化、智能化程度大大增强，符合农业生产需要，使农业生产朝着越来越先进越来越完备的方向发展。第2章 系统的总体设计2.1系统的设计要求用单片机的一个I/O口实现10个DS18B20温度传感器温度的读取，四个数码管显示地点编号及温度，三个指示灯（报警灯，设定指示灯，工作状态灯），由四个按键控制系统的工作状态。系统处在正常工作状态时，间隔3秒循环显示各点温度，工作状态灯闪烁，
27、固定显示某点温度，工作状态灯常亮。系统处在报警状态时，报警灯闪烁，蜂鸣器响，数码管显示报警地点编号和温度，若是有多点报警则间隔 2秒循环显示。系统处在设定状态时，可以设定各点报警温度值，系统供电电压DC5V，检测精度1度。2.2系统的基本组成此系统可应用于对环境温度检测要求比较高的场合，如家庭温度检测，粮仓温度检测、蔬菜大棚等。用数字温度传感器DS18B20实现10点以上环境温度检测，单片机分析各点数据，显示出各温度点数值，并能实现温度超限报警。系统的基本架构如图21所示。具体电路图见附录B单片机温度点18b20温度点18b20温度点18b20其他温度点按键数码管声光报警图2-1 系统的基本架
28、构系统各部分的主要作用如下：单片机：实施控制的核心单元,采集DS18B20的温度,对数据进行处理,数据处理完毕,通过I/O口输出启动相应的显示电路和报警电路;对按键进行扫描,控制系统的工作状态。本设计选取的是AT89C51单片机，由于系统不需要特殊的A/D转换、PWM输出等功能，所以AT89C51足以满足系统需求。按键：用来控制单片机的工作状态，可控制两种工作状态，温度显示工作状态和对工作状态进行上下限的设置设定状态。本设计共有四个按键，低电平有效。开机后循环检测各点的温度，SET(S1)键进入报警温度值设置。ENTER(S2)键确定退出报警值设置状态，ADD(S3)报警值加，DEC(S4)报
29、警值减。数码管：用来显示地址编号和温度，在进行温度上下限设置的时候显示相应的温度上下限。本设计采用四位八段数码管，共阴极连接。声光报警电路：指示系统工作状态，在超限的时候报警灯亮、蜂鸣器发出响声，进行报警。本设计采用三个发光二极管作为指示灯，分别为报警灯、设定指示灯、工作状态灯，一个蜂鸣器，温度超限时，发出声响进行报警。2.3系统的工作原理每个DS18B20芯片有唯一编码，系统首先读取DS18B20的序列号，根据序列号对每一个DS18B20进行编号，在对DS18B20进行温度采集时，首先通过IC总线对DS18B20进行自身ROM序列号的匹配，系统只对序列号匹配成功的DS18B20进行操作，DS
30、18B20具有A/D转换功能1。只有地址编码完全匹配的DS18B20，将A/D转换完毕的温度值发送给单片机，单片机通过IC总线接收到DS18B20发送的温度。单片机判断是否超限，通过I/O口送数码管进行显示并确定是否启动相应的声光报警。上电开机后单片机进入循环显示各点温度的正常工作状态，通过SET键使单片机进入报警值设定状态，ADD、DEC键可对DS18B20的温度上下限进行调整，ENTER键可确定跳出报警值设定状态，实现温度上下限可变的温度报警系统。第3章 系统的硬件设计 系统硬件主要包括单片机、DS18B20温度采集模块、声光报警模块、按键控制模块、数码管显示模块。3.1单片机AT89C5
31、1AT89C51美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。单片机AT89S51强大的功能可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。图3-1 AT89C51引脚图AT89C51芯片的引脚结构如图3-1所示：3.1.1功能特性 AT89C51提供以下标准功能：40个引脚、4K Byt
32、es Flash片内程序存储器、128 Bytes的随机存取数据存储器（RAM）、32个外部双向输入/输出（I/O）口、5个中断优先级2层中断嵌套中断、2个数据指针、2个16位可编程定时/计数器、2个全双工串行通信口、3看门狗（WDT）电路、片内振荡器及时钟电路。此外，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式,空闲模式，CPU暂停工作，而RAM、定时/计数器、串行通信口、外中断系统可继续工作。掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求2。3.1
33、.2管脚说明P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，能驱动8个TTL逻辑门电路。对端口写“1”时，被定义为高阻输入。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1口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
34、脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。部分端口还有第二功能,如表3-2所示: 表3-2 P1口部分引脚第二功能端口引脚第二功能P1.5P1.6P1.7MOSI(用于ISP编程)MISO(用于ISP编程)SCK(用于ISP编程)P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口, P2口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(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部
35、数据存储器(例如执行MOV X DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据寄存器(例如执行MOV X Ri指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中P2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。在Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口: P3口是一个带有内部上拉电阻的双向8位I/O口, P3口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P3口写“1”时,它们被内部的上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入口使用时,被外部信号拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它
36、的第二功能,如表3-3所示:P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号3。表3-3P3口的第二功能P3口各位第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2（外部中断0输入）P3.3（外部中断1输入）P3.4T0（定时器0外部计数器脉冲输入）P3.5T1（定时器1外部计数器脉冲输入）P3.6（外部数据存储器读选通信号）P3.7（外部数据存储器写选通信号）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的高电平时间将使单片机复位。WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打开或关闭该功能。 DIS
37、RTO位缺省为RESET输出高电平打开状态。 ALE:当访问外部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。即使不访问外部寄存器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。值得注意的是: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,只要一条MOVX和MOVC指令才会激活ALE。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无效。：程序存
38、储允许()输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次有效,即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器时,没有两次有效的信号。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)。需要注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端保持高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程期间，该引脚用于施加+12V编程电压（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。XTAL2：反向振荡放大器器的输出端
39、4。3.2DS18B20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。新的一线器件DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为0.5C。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
40、储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的性能价格比也非常出色继一线总线的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统5。DS18B20也支持一线总线接口，测量温度范围为-55C+125C，在-10+85C范围内，精度为0.5C。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3.0V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品
41、更便宜，体积更小6。3.2.1DS18B20温度采集模块硬件电路图图 3-4 温度采集模块硬件电路图温度采集模块硬件电路如图3-4所示，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温，3管脚为VCC外接电源进行供电，DS18B20 供电的方法是从VDD 引脚接入一个外部电源，这样做的好处是I/O线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。如图3-4温度采集模块所示，这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多片DS18B20，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个Skip ROM 命令，再接一个Convert T
42、命令，让它们同时进行温度转换。在温度转换期间需要对单总线DQ端提供强上拉，因此DQ端上拉4.7K的上拉电阻，注意当加上外部电源时，GND 引脚不能悬空。3.2.2DS18B20的主要特性1) DS18B20单线接口方式，仅需要一根信号线与CPU连接，即可实现CPU同DS18B20的双向通讯。传送串行数据，不需要外部元件。2) DS18B20每个芯片有唯一编码，支持组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的单线上，实现多点测温。3) DS18B20的测温范围为：55-125，在10-85时，其测量精度为0.5。4) DS18B20的测温结果的数字量位数为9-12位，可编程进行选择。在93.75
43、ms和750ms内将温度值转化9位和12位的数字量。5) DS18B20不需要备份电源，可用数据线供电，也可用外部的电源（3.0-5.5V）供电。.6) 用户可自设定非易失性的报警上下限值，报警搜索命令可以识别某片DS18B20温度超限7。3.2.3DS18B20的外部形状及内部结构图 3-5 DS18B20引脚图1) 图3-5为DS18B20的外部引脚图，其引脚定义如下： GND：1管脚接地；DQ ：2管脚为数字信号输入/输出端；VDD：3管脚为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）2) 图3-6 的方框图示出了DS18B20内部结构的主要部件。DS18B20有四个主要数字部件:64
44、位光刻ROM；温度传感器；非易失性温度报警触发器TH和TL；一个高速暂存器。64位ROM和单线端口存储器和控制逻辑暂存器8位CRC产生器电源探测 温度传感器上限触发TH下限触发TL图 3-6 DS18B20的内部结构光刻ROM中的64位序列号（如图3-7所示)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1-8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。
45、64位光刻ROM8-BIT CRC号码 48-BIT序列号 8-BIT系列码（10h）LSBMSBLSBLSBMSBMSB图3-7 64位光刻ROM存储器由一个高速暂存SRAM和一个存储高、低报警触发值的TH和TL的非易失性可擦除E2PROM组成。当报警功能不使用时，TH和TL寄存器可以当做普通寄存器使用。DS18B20温度传感器的结构示于图3-8所示，存储器由一个暂存E2PROM和一个存储高低温报警触发值TH 和TL 的非易失性电可擦除E2PROM组成。当在单线总线上通讯时，暂存器帮助确保数据的完整性。数据先被写入暂存器，这里的数据可被读回。数据经过校验后，用一个拷贝暂存器命令会把数据传到非易性E2PROM中。这一过程确保更改存储器时数据的完整性。字节0和字节1是测得温度信息的LSB（低字节）和MSB（高字节），该字节是只读的。单片机可通过单线接口读到数据，读取时低位在前，高位在后。数据时按补码的格式存储的，具体的存储格式还是要根据配置字的设定而定。字节2和字节3是对E2PROM中的TH和TL的复制。数据通过写暂存器指令4Eh写入高速暂存器的2、3、4字节；数据必须以字节2为最低有效位开始传送。总线控制器要完成从暂存器到E2PROM的TH、TL和配置数据传递，必须发出复制暂存器指令48h。E2PROM寄存器中的数据在期间掉电时仍然继续保持；上电时，数据被载入暂存器。暂存器
