【正文】 DS18B20為單總線數(shù)字溫度傳感器，其與單片機的連接很簡單，電路如圖 。 DS18B20芯片功能命令表如下 。 一旦主機檢測到 DS18B20的存在，它便可以發(fā)送一個器件 ROM操作命令。為了讀出從讀時間片開始算起 15微秒的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅動拉至低電平。當主機把數(shù)據線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時產生讀時間片。所有時間片必須有 60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1微秒的恢復時間。 寫時間片：當主機把數(shù)據線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產生寫時間片。 DS18B20通過使用時間片來讀出和寫入數(shù)據，時間片用于處理數(shù)據位和進行何種指定操作的命令。在檢測到 I/O引腳上的上升沿之后， DS18B20等待 1560μs,并且接著發(fā)送脈沖（ 60240μs的低電平信號）。接著主機便釋放此線并進入接收方式（ Rx）。要使傳感器工作，一切處理均從序列開始。 圖 DS18B20 圖 DS18B20 引腳圖 DQ V D D GND 電源檢測 64 位 ROM 和 單線 接口 存儲器和控制器 高速緩存 存儲器 8 位 CRC 生成器 溫度靈敏元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 DS18B20內部結構 VC DQ GND VCC 2 3 1 16 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20只有一根數(shù)據線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而AT89S51有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現(xiàn)。 DS18B20內部結構如圖 ，主要由 4部分組成： 64位 ROM、溫 度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。它還有存儲用戶定義報警溫度等功能 。工作電壓支持 3V～ ，既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生。溫度測量范圍為 55℃ ～+125℃ ，可編程為 9～ 12位 A/D 轉換精度，測溫分辨率可達 ℃ 。 15 DS18B20 介紹 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS半導體公司開發(fā)的世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。 P27P26P25P2812345678161514131211109R P 11kB7A11C4D2E1F107788W112W29W38W46LEDV C CQ4855 0Q3855 0Q2855 0Q1855 0R3R4R5R2V C CV C C V C C V C C顯示電路P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07 圖 4 位數(shù)碼管動態(tài)顯示連接電路 溫度采集模塊設計 本設計的測溫元件采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，該 產品采用美國 DALLAS 公司生產的 DS18B20 可組網數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。 單片機的 P0 口輸出段選碼，其位選端經過 4 個 8550 PNP 三極管驅動與電源端 Vcc相連，而 8550 的通斷則通 過編程對 ～ 輸出高低電平來控制。 顯示電路設計 本系統(tǒng)采用 4 位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示的方案以節(jié)省硬件資源，降低電度。如此循環(huán)下去，只要每位顯示的間隔時間足夠短，利用發(fā)光二極管的余暉效應和人眼的視覺暫留作用，就可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示不同字符的效果。因此，在同一時刻，如果各位的位選端都處于選通狀態(tài)，則各個數(shù)碼管將顯示相同的字符。因此，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般不采用靜態(tài)顯示，而是采用動態(tài)顯示。各個數(shù)碼管的顯示字符已經確定則將維持不變，直到送入另一個字符的段碼為止，在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同，因此，靜態(tài)顯示的亮度都較高。如圖 所示為 4 位數(shù)碼管的構成。將每段按一定的順序分別命名為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp，為其提供剛好一個字節(jié)的不同的段碼（即字型碼）即可控制數(shù)碼管相應的段被點亮顯示出不同的字型。其所有二極管陰極連在一起并接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，此發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。 數(shù)碼管顯示原理 常用的數(shù)碼管為 七 段式，其每一段對應一個發(fā)光而二極管，分為共陽極和共陰極 兩種。 12 V C CR15 .1 KC 1 230PC 1 130PRST+ C21 0 u FX112ME A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10VCC40GND20U1A T 8 9 S 5 * /A T 8 9 C 5 * / S T C 8 9 C 5 *P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7R X DI N T 1I N T 0T1T0X1X2R S TRDWRP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 6P 0 5P 0 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7T X DA L EP S E NV C CV C CP 3 0 /P 3 1 // P 3 2/ P 3 3/ P 3 4/ P 3 5/ P 3 6/ P 3 75 1單 片機最小系統(tǒng) 圖 單片機的最小系統(tǒng)設計 顯示模塊設計 本火災自動報警系統(tǒng)需要實現(xiàn)對周圍環(huán)境溫度和氣體的實時監(jiān)測，故需要顯示模塊來顯示周圍環(huán)境的溫度和氣體變量。復位電路中 SWPB 為手動復位開關，電容 Ch1 可避免高頻諧波對電路的干擾。當人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V電平就會直接加到 REST端，系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位，本設計采用的是手動按鈕復位。 AT89S51 的復位信號是從 REST 引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。本設計中使用石英晶體，電容的容值設定為 30pF。電路中的外接石英晶體及電容接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。 晶振電路為單片機 AT89S51 工作提供時鐘信號，芯片中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列產品，比如 805 89C51 等等早期 MCS51 兼容產品，也就是說所有教科書、網絡教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是 8051 還是 89C51 還是 MCS51 等等），在 89S51 上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。 圖 AT89S51 引腳圖 AT89S51 具有如下特性：片內程序存儲器含有 4KB 的 Flash 存儲器，允許在線編程，擦寫周期可達 1000 次；片內數(shù)據存儲器內含 128 字節(jié)的 RAM； I/O 口具有 32 根可編程I/O 線；具有兩個 16 位 I/O 線；中斷系統(tǒng)具有 6 個中斷源、 5 個終端矢量、 2 個中斷優(yōu)先級的中斷結構；串行口是一個全雙工的串行通信口；具有兩個數(shù)據指針 DPTR0 和 DPTR1；低功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；包含 3 級程序鎖定位； AT89S51 的電源電壓為；振蕩器頻率 033MHz；具有片內看門狗定時器；靈活的在線片內編程模式（字節(jié)和頁編程模式）；具有斷電標志模式 POF。他將通用 CPU 和在線可編程 Flash 集成在一個芯片上，形 成了功能強大、使用靈活和具有較高性能性價比的微控制器。它與通用 80C51 系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。 89S51 單片機應用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，編程靈活，控制簡單，很適合我們所要制作的火災自動報警系統(tǒng)。單片機一方面要接收來自傳感器送來的感應信號和故障檢測信號，另一方面要對不同信號分別進行 處理，控制后續(xù)電路的相應工作，同時還要查詢是否有按鍵按下的請求。 系統(tǒng)元器件工作原理框圖 如圖 。如果單片機接收到報警按鍵信號，直接報警。 單片機內部程序中預先設定報警臨界值，包括溫度過高報警和氣體濃度過高報警。 MQ2 氣體傳感器輸出的