基于单片机和DS18B20的数字温度计

温度测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始，常用的检测方法有电阻式、热电偶式、PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。这些检测方法都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。
这里提出一种基于MSP430单片机翻的小型测温系统设计方案，主控制器采用MSP430单片机，数字温度传感器DS18B20通过单总线(1-wire)与单片机连接，系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下澍量现场温度，可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

1 数字式温度计的总体设计
该系统以单片机为数字温度计的主控制器，以集成数字温度传感器为温度信息采集单元，液晶显示器及其驱动元件为显示单元。系统的基本组成框图如图1所示。

2 硬件组成
系统的主控制器选用了TI公司的单片机MSP430F1121A，沮度传感器选用了DALLAS公司数字式集成温度传感器DS18B20，采用2位共阴极LED数码管以及2个CD4511译码器实现温度显示。系统的整体设计电路如图2所示。

2．1 主控制器
MSP430F1121A具有独特的超低功耗设计，具有5种低功耗模式，给低功耗仪表设计带来了很大方便。MSP430F1121A型单片机为Flash型，可反复编程，且内部集成了A／D转换器，特别为智能式仪表、电池供电便携设备而设计。MSP430F1121A特性如下：
1)高效16位RISC内核，16位精简指令结构，27条指令，125 ns指令周期时间，绝大多数指令可在1个时钟周期内完成；
2)1．8～3．6 V低电压供电，有多种省电模式，功耗特别低，一颗电池可工作10年；
3)同其他微控制器相比，带Flash的微控制器可以将功耗降低5倍，既缩小了线路板空间又降低了系统成本；
4)6 μs的快速启动时间可延长待机时间并使启动更加迅速，降低了电池的功耗；
5)内含12位快速ADC／Slope ADC，只需外接1个电阻、1个电容即可实现高精度斜率A／D转换；
6)片内资源丰富，有ADC，PWM，若干TIME，串行口，看门狗，比较器，模拟信号，强大的中断功能；
7)SP430系列产品可以提供多种存储器选择，从14位ADCs到LCD驱动电路的混合信号外设，简化了各类应用中MSP430的设计；
8)ESD保护，抗干扰力特强。
2．2 译码驱动及显示单元电路
为了直观地显示出数字系统的运行状态以及工作数据，系统的显示模块中采用LG5011AH共阴极LED数码管，CD4511作为显示译码电路，由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来，如图3所示。

图3中的D、C、B、A为BCD码输入端，分别与主控制器MSP430F1121A相应的I／O端口连接，为消隐功能端，为灯测试端，LE为锁存端。
单片机MSP430F1121A对DS18B20测量后的数据进行控制处理，以8421BCD码的形式传送至CD4511，CD4511把BCD码转换为十进制数码送到数码管中显示。