基于DS18B20的温度测量和显示系统设计与仿真

摘要：基于美国DALLAS公司推出的数字温度传感器DS18B20，给出了一个温度测量与显示系统的设计方法。该系统由51单片机AT89C52控制，并由8位数码管显示实时温度，通过该系统可设置温度上限与下限，以便在温度超过限值时进行报警。
关键词：单片机；AT89C52；DS18B20；温度测量

0 引言
传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，而热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，且必须转换为数字信号后才能由单片机进行处理，在高精度要求的温度检测应用中，热敏电阻已经被精度高、准确性好的集成温度采集设备所代替。DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型数字温度传感器。它在温度精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面有很大改进，因而被广泛应用于温度采集与处理、数字温度计及各种温控系统中。本文采用DS18B20设计的温度测量与显示系统，可以实时测量并显示的温度范围为-55～125℃。系统可设置温度上限和温度下限，当测量温度高于上限或者低于下限温度时，系统将发出报警。

1 温度传感器DS18B20
DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，该传感器的可测温度范围为-55～125℃，可编程分辨率为9～12位，对应的可分辨温度为0．5℃、0．25℃、0．125℃和0．062 5℃。DS18B20的测量输出为数字信号，并可单线串行发送给CPU，并支持多点组网。DS18B20有3脚和8脚两种结构，而8脚的结构又有不同的封装形式，图1所示是DS18B20的引脚图。本文采用三极管形状的3脚DS18B20。
事实上，无论是3脚结构还是8脚的结构，DS18B20在实际电路中都只有3个引脚参与连接，即电源(VDD)、地(GND)和信号输入输出(DQ)。

2 系统仿真电路
基于DS18B20的温度测量与显示系统仿真电路图如图2所示。

电路中的单片机采用AT89C52，DS18B20采用外部电源供电方式，其DQ端子与单片机的P3．7相连。采用两个4连排共阳极数码管显示实时温度，分别用于显示整数部分和小数部分。数码管的段选线与单片机的P1口相连，位选线与P2口相连。图中显示的正是最高温度125℃，由于在proteus软件中DS18B20无法设置小数，所以小数部分只能显示零了。DS18B20的最高分辨率为0．0625℃，所以理论上应该能显示4位小数。