基于DS18B20的智能温度检测系统电子系统综合设计题目基于DS18B20的智能温度检测系统学号姓名所属系机械工程学院专业电子信息工程班级10级电信本一班指导教师摘要DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。

本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。

在此次设计中，我们采用LED显示温度，实现并焊接制作一个具有多种I/O接口的综合性功能电路，温度的测量值要精确到小数点的后1位，并采用单片机编程的方式使其使用方便、精度高。

另外还通过protues软件对设计的数字钟进行了有效的仿真，使得设计的电子产品更具有实用性，该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

关键字：温度测量；LED；数字温度传感器；单片机AbstractAs a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with it's special 1-wire interfa ce .This paper introduces the application of DS18B20 with singl e chip processor.The system is constituted by two parts the temperature measure d part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses PC .Th is system is applied in such domains as warehouse detecting te mperature；air-conditioner controlling system in building and su pervisory productive process etc.Key words：temperature measure；LED；digital thermometer；si ngle chip processor目录摘要 (2)Abstract (3)1绪论 (5)2整体方案设计 (5)2.1 STC89C51单片机基础 (5)2.2 DS18B20的基本性质 (6)3智能温度检测系统的硬件设计 (8)3.1 LED电路 (8)3.2 STC89C51单片机电路 (9)3.3 DS18B20电路 (12)4智能温度检测系统的软件设计 (15)4.1 系统软件设计流程图 (15)4.2 智能温度检测系统的源程序代码 (17)4.3 只能温度检测系统的原理图 (24)5系统硬件仿真 (24)5.1 硬件仿真的介绍 (24)5.2仿真结果现象描述 (25)6总结 (26)参考文献 (27)1 绪论在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。

消防电气的非破坏性温度检测，电力电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测。

温度检测系统应用十分广阔。

温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。

若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。

这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。

所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。

温度传感器应用范围广泛、使用数量少，方便测量。

DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

主要根据应用场合的不同而改变其外观。

封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。

耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

2整体方案设计2.1 STC89C51单片机基础(1)增强型1T 流水线/精简指令集结构8051 CPU(2)工作电压：3.4V-5.5V （5V单片机）/ 2.0V-3.8V （3V 单片机(3)工作频率范围：0 -35 MHz，相当于普通8051 的0～420MHz.实际工作频率可达48MHz.(4)用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K字节(5)片上集成512 字节RAM(6)通用I/O 口（27/23个），复位后为：准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA(7)ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片(8)EEPROM 功能(9)看门狗(10)内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）(11)时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器。

用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。

常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz ～6.8MHz。

精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，请选4MHz ～8MHz(12)有2个16 位定时器/ 计数器(13)外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒(14)PWM( 4 路）/ P C A（可编程计数器阵列），也可用来再实现4个定时器或4个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可支持)(15)STC89Cc516AD具有ADC功能。

10 位精度ADC，共8 路(16)通用异步串行口(UART)(17)SPI同步通信口，主模式/ 从模式(18)工作温度范围：0 -75℃/ -40 -+85℃(19)封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封状，定货)2.2 DS18B20的基本性质1、DS18B20性能特点①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。

2、DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。

DS18B20的管脚排列如图1所示。

64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

不同的器件地址序列号不同。

图 1 DS18B20引脚分布图8位产品系列号48位产品序号8位CRC编码DS18B20高速暂存器共9个存存单元0 温度低字节以16位补码形式存放4、5 保留字节1、2 1 温度高字节 6 计数器余值 2 TH/用户字节1 存放温度上限7 计数器/℃ 3 HL/用户字节2 存放温度下限8 CRC以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。

如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。

高8位S S S S S 26 25 24 低8位23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-43、DS18B20控制方法在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是Vcc接外部电源，GND 接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。

无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻。

DS18B20有六条控制命令，44H 启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH 读暂存器9个字节内容写暂存器4EH 将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器读电源供电方式B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号CPU5、CPU对DS18B20的访问流程先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。

DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。

如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。

6、系统组成由DS18B20构成的智能温度测量装置由三部分组成：DS18B20温度传感器、89C2051、显示模块。

产品的主要技术指标：①测量范围：-55℃-+125℃，②测量精度：0.5℃，③反应时间≤500ms。

3 智能温度检测系统的硬件设计3.1 LED电路在电子技术中，由LED数码管显示0～9的数是常用的显示技术。

数码管显示时，可用LCD(液晶)，也可用LED数码管显示0～9的数。

这里利用PIC16F84A单片机控制的数码管LED显示电路，如下图所示。

下图是4位LED数码管显示电路，也可以扩展成更多的位或减少到一位数的显示。