DS18B20数字温度计的设计及在轧机轴承温度测控中应用

摘要：针对狭窄空间的轧钢机轴承的温度测量，设计一种基于温度传感器DS18B20的数字温度计，阐明了使用温度传感器DS18B20的必然性，简要介绍并给出了硬件电路和软件设计构思，通过现场实测，突破了传统温度传感器的应用，达到了预期效果。
关键词：单总线数字温度传感器，单片机，测温，控温

温度是许多监控系统中的一个重要参数。对于轧钢机轴承温度的测量与控制是非常重要的。传统的温度计测量精度低，对于正在运转的轧钢机更没有办法测量。针对大型钢铁厂急需解决轧钢机轴承温度实时有效监测的瓶颈问题，轴承测温装置就应运而生了。温度传感器是选择的关键，有的采用热电偶、铂热电阻PT100，其输出与温度一般为非线性关系，需要做线性化处理。集成温度传感器AD590解决了传统温度传感器非线性的问题，但其输出的信号为模拟量，不能与单片机直接接口。这些传感器不能用于数字化温度测控，特别是用于狭窄空间的轧钢机轴承的温度数字化测量，更是无能为力。基于温度传感器DS18B20的单总线数字温度计能满足要求。
新型数字化接口温度传感器DS18B20，是美国达拉斯公司生产的一种9位串行单总线多点温度传感器，从根本上克服了模拟传感器与单片机接口时需要A／D转换器和复杂的外围电路的弊端，由它和单片机组成的数字温度计，系统简单，仅占用单片机一个双向I／O线，可靠性高，抗干扰性强。

1 数字温度计的硬件设计
1．1 设计框图
基于数字化接口的温度传感器DS18B20的数字温度计硬件框图，如图1所示。

1．2 AT89C2051单片机
AT89C2051单片机是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，双列直插封装为20引脚，比8051单片机更加节省空间。片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机数字存储器(RAM)。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统，片内是用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大的AT89C2051单片机更多应用到高性价比的场合。AT89C2051单片机有20个引脚，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I／O引脚15根。AT89C2051单片机的引脚图如图2所示。