基于DS18DB20的多功能温度测量仪
1 硬件电路设计
1. 1 温度传感器
采用DA LLAS 公司的温度传感器DS18B20 作为温度采集器件，DS18B20 的内部结构主要由64 位ROM、温度灵敏元件、内部存储器和配置寄存器4 部分组成，如图1 所示。
( 1) 64 位ROM。它的内容是64 位序列号，它可以被看作是该DS18B20 的地址序列码，其作用是使每个DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。
( 2) 温度灵敏元件。它完成对温度的测量，测量后的结果存储在2 个8 B 的温度寄存器中。
( 3) 内部存储器。内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2 PROM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 以及配置寄存器。
图1 DS18B20 的内部结构
DS18B20 具有以下特点:
( 1) 独特的单线接口方式，与单片机连接时仅需要一条口线;( 2) 测温范围为- 55~ + 125℃，在- 10~ + 85℃范围内精度为±0. 5 ℃;( 3) 通过编程可实现9~ 12 位的数字读数方式;( 4) 用户可自设定非易失性的报警上下限值;( 5) 外围电路简单，使用时不需要外围元件，可用数据总线供电，电压范围为3. 0 ~ 5. 5 V 无需备用电源;( 6) DS18B20 有TO 92、SOIC 及CSP 封装，本测量仪选用DS18B20 的外形及引脚排列如图2 所示，其中VDD 为外接供电电源输入端，GND 为公共地，DQ为数字信号输出端。
图2 DS18B20 的外形及引脚排列
基于以上特点，采用DS18B2 使得硬件消耗更少，系统设计更灵活、方便，价格更便宜，体积更小。
1. 2 硬件电路设计
系统硬件电路如3 所示。
图3 系统硬件电路图
包括信号采集、系统控制、数字显示、高温报警四个部分。传感器DS18B20 为信号采集器件所采集到的温度信号，通过内部处理由传感器的DQ 端送到单片机P3. 2 端口，经单片机的计算处理后，由P0 口和P1 口分别作为4 位共阳数码管的段控信号和位控信号，共同完成对所测温度值的数字显示，最高位是符号显示，如显示负号“-”时，表示当前温度是负温度，否则为正温度;由P2. 0 端口控制蜂鸣器，当测量的温度超过“预设报警温度”时，发出提示音报警; P2. 1~ P2. 3 端口来控制黄、绿、红3 个发光二极管分别表示低温、正常、高温三种温度状态。石英晶体JT 和电容C2 ，C3 共同组成晶振电路; 电容C1 、电阻R 13、S B 共同构成复位电路; 其中电阻R13为下拉电阻，SB 为手动复位按钮。
2 软件设计
为了便于子程序的调用和维护系统，程序遵循标准化、模块化的原则，主要完成包括读DS18B20 温度数据、数据的整理转换、温度显示、报警等模块的设计。由于程序任务相对较少，结构相对简单，本系统由主程序和多个子程序组成，采用顺序性结构主程序流程。
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