DS18B20温度检测

目录

1引言 (1)

2系统描述 (2)

2.1系统功能 (2)

2.2系统设计指标 (2)

3系统的主要元件 (3)

3.1单片机 (3)

3.2温度传感元件 (4)

3.3LCD显示屏 (6)

4硬件电路 (7)

4.1系统整体原理图 (7)

4.2单片机晶振电路 (7)

4.3温度传感器连接电路 (8)

4.4LCD电路 (9)

4.5报警和外部中断电路 (10)

5结论 (11)

温度监测系统硬件设计

摘要:利用DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器实现温度的监测，可

以简化硬件电路，也可以实现单线的多点分布式温度监测，而不会浪费单片机接口，提供了单片机接口的利用率。同时提高了系统能够的抗干扰性，使系统更灵活、方

便。本系统主要实现温度的检测、显示以及高低温的报警。也可以通过单总线挂载

多个DS18B20实现多点温度的分布式监测。

关键词： DS18B20，单总线，温度，单片机

1引言

在科技广泛发展的今天，计算机的发展已经越来越快，它的应用已经越来越广泛。而单片机的发展和应用是其中的重要一方面。单片机在工业生产（机电、化工、轻纺、自控等等）和民用家电各方面有广泛的应用。其中，单片机在工业生产中的应用尤其广泛。

单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此被广泛应用。在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要测量参数。例如：在冶金工业、化工工业、电力工程、机械制造和食品加工等许多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反映炉和锅炉，尤其是热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中的温度进行测量，并经常会对其进行控制。传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过A/D 转换环节获得数字信号后才能够被单片机等微处理器接收处理，使得硬件电路结构复杂，制作成本较高。

近年来，美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。这类温度传感器集温度测量和A\D转换于一生，直接输出数字量，传输距离远，可以很方便地实现多点测量，硬件电路结构简单，与单片机

接口几乎不需要外围元件。

2系统描述

本文将介绍利用单片机与单总线数字式温度传感器实现温度的测量、显示以及温度报警，并实现温度的监测。

2.1系统功能

本设计要实现的功能如下：

（1）实现温度的测量

（2）可将温度信息通过LCD显示出来

（3）设定温度的高温界限，当温度超过一定值时，发出高温报警信息，相应的高温报警LED信号灯亮起、同时启动蜂鸣器示警，并将报警信息

显示在LCD上。

（4）设定温度的低温界限，当温度低于一定值时，发出低温报警信息，相应的低温报警LED信号灯亮起、同时启动蜂鸣器，并将报警信息显示

在LCD上。

（5）报警时能够通过按键实现温度正常范围值的显示。

2.2系统设计指标

本系统主要参数指标：

（1）温度的测量范围为0-100℃

（2）温度报警上限为80℃

（3）温度报警下限为60℃

（4）每一秒刷新一次温度信息

3系统的主要元件

3.1单片机

我们采用ATMEL公司的AVR单片机。其是一种基于增强型精简指令集RISC 结构、低功耗、CMOS技术的8位微控制器。目前有tiny AVR、低功耗AVR和mega AVR 3个系列。它们的功能和外部引脚各有不同，但它们内核的基本结构相同，指令系统相容。本设计中采用AVR系列中比较典型的ATmega16单片机。其主要特点如下：

·具备1MIPS / MHz的高速运行处理能力

· I/O口驱动能力强：推拉电流能力均达30mA，可以直接驱动蜂鸣器、继电器等

·片内资源丰富：外部中断、定时/计数器、UART、SPI、TWI(I2C)、ADC、模拟比较器

· AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适合用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8V即可工作

·可选型号丰富，性价比高，保密性好

ATmega16的片内及接口资源如图3-1所示。图3-2为ATmega16的引脚图。

图3-1 ATmega16的资源介绍

图3-2ATmega16的引脚

3.2温度传感元件

温度传感器元件我们选用DALLAS半导体公司的DS18B20单总线数字温度计。它是世界上第一种支持“单总线”接口的可组网数字式温度传感器，其能够直接读取被测对象的温度值。DS18B20具有如下特性：

·独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信

·多点能力使分布式温度检测应用得以简化

·不需要外部元件

·可用数据线供电

·不需要备份电源

·测量范围从-55℃到+125℃，在-10℃到+85℃之间测量精度可达±0.5℃，稳定度为1%

·以9位数字值方式读出温度

·在1秒内把温度变换为数字

·用户定义的，非易失性的温度告警设置

·告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况）

·应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统

DS18B20有多种封装可选，如TO-92、SOIC及CSP封装。图3-3即为DS18B20的管脚排列图。由图3-3可见，DS18B20只有一个数据输入/输出口，属于单总线专用芯片之一。DS18B20工作时被测温度值直接以“单总线”的数字式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。每一个DS18B20在出厂时都已具有唯一的64位序列号，因此一条总线上可以同时挂接多个DS18B20，而不会出现混乱。另外用户还可自设定非易失性温度报警上下限值TH和TL。DS18B20在完成温度变换后，所测温度值将自动与存储在TH和TL内的触发值相比较，如果测温结果高于TH 或低于TL，DS18B20内部的告警标志就会被置位，表示温值超出了测量范围，同时还有报警搜索命令识别出温度超限的DS18B20。

图3-3DS18B20的引脚排列

图3-4DS18B20内部存储器结构