基于DS18B20和AT89S52的温度检测系统的设计

基于DS18B20和AT89S52的温度检测系统的设计
摘要基于数字温度传感器DS18B20和AT89S52单片机等设计温度检测系统。

DS18B20能代替模拟温度传感器和信号处理电路,直接与单片机沟通,完成温度采集和数据处理。

经测试,该测温系统具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。

关键词DS18B20;AT889S52;温度;测量
传统的单片机温度检测系统用热敏电阻测量温度,须包含模拟测量电路及A/D转换电路,且占用单片机的引脚多,有时还需要I/O扩展接口芯片,器件多,电路复杂,降低了系统的可靠性。

而采用DALLAS公司生产的“一线式”数字温度传感器DS18B20则克服了上述缺点。

使用该传感器和AT89S52单片机,使系统测量的精度、可靠性有一定的提高,外围结构也大为简化。

1概述
1.1DS18B20的特点
1)适应电压范围较宽,电压范围:3.0V~5.5V,在寄生电源方式下,可由数据线供电;2)独特的单线接口方式,DS18B20在与单片机连接时仅需要一条口线即可实现两者间的双向通信;3)测温范围为-55摄氏度~+125摄氏度,固有测温分辨率为0.5摄氏度;4)可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125、0.0625摄氏度,可实现高精度测温;5)其引脚如图1所示,其中:GND:地;DQ:数字输入输出; NC:空引脚;VDD:可选的VDD;DNC:不连接。

图1
1.2 AT89S52的特点
1)At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容;2)AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。

2硬件设计
系统硬件电路由3个模块组成:AT89S52单片机、数码管显示电路和DS18B20温度检测电路。

1)单片机通过P0和P2口与数码管相连,P0口用以产生7段数码管的段选信号,控制数码管相应字段发光,P2口的P2.0~P2.5用以产生6位数码管的片选信号,
使相对应的数码管发光。

而DS18B20则通过单片机的P3. 4接口与单片机进行通信,如图2所示。

图 2
2)对DS18B20,此处采用寄生电源方式,电路图如图3所示。

图 3
3软件设计
根据DS18B20的通讯协议,单片机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作,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。

图 4
3.1时序
1)初始化。

时序见图,主机总线to时刻发送一复位脉冲(最短为480us的低电平信号)接着在tl时刻释放总线并进入接收状态,DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲(如果为低电平则初始化成功,如果为高电平则初始化失败,低电平持续60-240 us)如图中虚线所示。

注意在t3到t4时间段要等待DS18B20自动变为高电平(可以加一个延时函数)。

2)写时间隙。

当主机总线t0时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙见图,从to时刻开始15us之内应将所需写的位送到总线上,DSl820在t后15-60us间对总线采样若低电平写入的位是0见图4,若高电平写入的位是1见图。

在t o后的60us一120 us内必须通过软件释放总线与读时序不同。

注意:连续写2位间的间隙应大于1us 。

3)读时间隙。

主机总线to时刻从高拉至低电平时总线只须保持低电平<7us 之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙,读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效,t2距to为15s,也就是说t2时刻前主机必须完成读位。

在to后的60us一120 us内DS18B20可能自动释放总线也可通过编程释放。

3.2系统程序的设计
对于AT89S52,可以使用C语言进行编程,也可以使用汇编程序,此处采用汇编语言,测18B20要用到的子程序如图4所示。

4结束语
用DS18B20测量温度,在其内部就能进行A/D转换,输出数字量与单片机
AT89S52进行通信,无需外加A/D转换器,转换速度快,降低了成本,而且简化了电路,提高了系统的集成度。

该单总线器件具有很强的扩展性,还可以组建多点测温检测网络。

该系统可以应用于多种场合,具有很强的使用价值。

参考文献
[1]张天鹏,魏蔚.”一线式”数字温度计DS18B20原理与应用.2009年2月.
[2]周功明,周陈琛.基于单片机AT89S52的新型可编程数字温度测量系统的设计.2009年8月.
[3]焦敏.基于DS18B20的测温系统设计.2009年3月.
张蔺(1989-),重庆人,四川大学电气信息学院通信工程专业。