基于DS18B20的溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

莊競博 劉瑩 沈陽工學(xué)院

傳感器它是一種能夠感受被測量信息的儀器，在檢測系統(tǒng)中傳感器有著廣泛的應(yīng)用，傳感器幾乎是無處不在，其主要作用就是信息的采集和獲取?，F(xiàn)代自動檢測是以計算機技術(shù)為核心，以傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)成的。

本數(shù)字溫度計設(shè)計采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后推出的一種改進型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件，測溫范圍為-55～125℃，最高分辨率可達0.0625℃。

DS18B20 可以直接讀出被測溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的優(yōu)點。

1 硬件設(shè)計

本次設(shè)計的預(yù)期效果為通過51系列STC12C5206AD單片機實現(xiàn)溫度傳感器DS18B20的溫度采集，并通過串口助手發(fā)送到PC端采集信息，在后續(xù)過程中設(shè)置閾值，用來控制其報警狀態(tài)，進行低溫及高溫報警。

單片機選型：采用了51系列STC12C5206AD單片機模塊，其主要性能有以下幾點：

（1）高速

（2）寬電壓

（3）增加第二復(fù)位功能腳

（4）增加外部掉電檢測電路

（5）低功耗設(shè)計

（6）工作頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051：0～420MHz

（7）時鐘：外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用戶程序時設(shè)置

傳感裝置選型：

DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強的特點。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。

2 軟件設(shè)計

開發(fā)環(huán)境：本次設(shè)計采用了KeilC51單片機開發(fā)軟件及STC系列下載燒錄的工具。

Keil C51：Keil C51 是美國 Keil Software 公司（ARM 公司之一）出品的 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。

STC系列單片機的下載工具：本次采用的燒錄工具為STC-ISP，STC-ISP 是一款單片機下載編程燒錄軟件，是針對STC系列單片機而設(shè)計的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。

3 程序設(shè)計

對溫度的檢測程序中設(shè)計了對DS18B20的初始化定義，定義其DQ(數(shù)據(jù)傳輸端口)，復(fù)位參數(shù)，及讀寫數(shù)據(jù)的流程和條件。首先通過復(fù)位函數(shù)檢測溫度傳感器是否啟動，對外發(fā)出低電平信號，一段延時后，釋放數(shù)據(jù)位，傳出數(shù)據(jù)，后續(xù)通過其讀寫函數(shù)的編寫對數(shù)據(jù)的傳出進行詳細(xì)的定義。最后在主函數(shù)中調(diào)用溫度傳感器的初始化，并通過入口參數(shù)DS18B20_WriteByte，DS18B20_ReadByte在主函數(shù)中進行轉(zhuǎn)換和讀取。

對DS18B20進行初始化，讀寫0XCC進行跳過讀取ROW操作，然后啟動傳感器，進行轉(zhuǎn)換命令，一段延時后進行設(shè)備復(fù)位，同樣的操作進行跳過和啟動轉(zhuǎn)換，在一段延時后進行讀寫數(shù)據(jù)。

對傳感器的開始時間片進行檢測，等待數(shù)據(jù)位接通，一定延時后，準(zhǔn)備采集讀寫數(shù)據(jù)，之后等待時間片結(jié)束。其入口參數(shù)為uchar DS18B20_ReadByte()，采用8位計數(shù)器，對DQ的狀態(tài)進行判斷，從而確定傳感器是否進行讀寫數(shù)據(jù)。

與PC機通信程序設(shè)計是通過定義閾值（報警上下限）。并定義以上浮點型變量及整型變量，方便在后續(xù)程序中進行所需轉(zhuǎn)換。后面通過Write_1602_String("XXXX",0x80+0x40+7)編輯報警時LCD屏顯示的內(nèi)容，并通過串口助手傳送到PC端，在電腦上進行顯示。

4 測試與調(diào)試

通過浮點型變量及整型變量中間的轉(zhuǎn)換和賦值，對溫度傳感器傳出的信號進行輸送，其實驗現(xiàn)象分別為在LCD顯示屏上顯示實時溫度值，通過串口助手傳出在PC端顯示，設(shè)置閾值，制作一個簡易的高低溫報警系統(tǒng)。溫度正常是顯示NORMAL，當(dāng)溫度超過或者低于設(shè)定值時，顯示屏上顯示HIGH!!;LOW!!及溫度值，并且小燈亮，以一秒的延時進行閃爍變換。

注意事項：所有定義的函數(shù)及管腳，都應(yīng)遵守其所需應(yīng)用的協(xié)議內(nèi)容，并對應(yīng)到設(shè)備上。輸出的溫度數(shù)值在定義時要注意ASCII碼的轉(zhuǎn)換，對整數(shù)位及小數(shù)位都進行對應(yīng)的定義，避免不能正常輸出溫度值。在給設(shè)備上電前檢查溫度傳感器正負(fù)是否接對，燒錄過程中要注意是否選擇好對應(yīng)的工程.H文件。