【正文】 是以 DS18B20 采用直接VDD 供電的方式，即采用圖 6 所示的供電方式，電源電壓和單片機電源相同，采用 5V供電即可。 溫度 數(shù)據(jù)采集的 硬件電路 圖 DS18B20 有 兩種供電方式 ：直接由 VDD 供電 、 利用 DQ 線采用寄生電源供電。在寫時序中，主機將在拉低總線 15us 之內(nèi)釋放總線，并向單總線器件寫 1；若主機拉低總線后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線寫 0。主機釋放總線時，會產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?；單總線器件檢測到該上升沿后，延時15~60us；單總線器件通過拉低總線 60~240us 來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖；主機接收到從機的應(yīng)答信號脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機就可以開始對從機進行 ROM 命令和功能命令操作。在這些信號中除應(yīng)答信號外，其它的都是由主機發(fā)出同步信號，且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是低字節(jié)在前面。如出現(xiàn)混亂， 1wire 器件不會響應(yīng)主機。主機和從機之間的通信通過三個步驟完成：初始化1wire 器件、識別 1wire 器件和交換數(shù)據(jù)。主機或從機通過一個漏極開路或態(tài)端口連到該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線。 表 3 DS18B20 溫度與測得值對應(yīng)表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 中的單 總 線技術(shù) DALLAS 公司 推出的 1wire Bus 技術(shù)采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。 表 1 LS 字節(jié) 23 22 21 20 21 22 23 24 表 2 MS 字節(jié) S S S S S 26 25 24 當(dāng)符號位 S=0 時，表示溫度值為正，可以直接將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)；當(dāng)符號位 S=1 時，表示溫度值為負，要先將補碼變成原碼，再計算其對應(yīng)的十進制數(shù)。 單片機可以通過單線接口讀出數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。芯片內(nèi)部有斜率累加器，可對頻率的非線性度加以補償。 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù) 振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號；高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號。計數(shù)器 1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器值加 1℃所需的計數(shù)值。以后計數(shù)器 1 每一個循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。 初始時，溫度寄存器被預(yù)置成 55℃，每當(dāng)計數(shù)器 1 從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到 0 時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1℃，這個過程重復(fù)進行直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 為止。 預(yù) 置溫 度 寄 存 器比 較 器累 加 器高 溫 振 蕩 器計 數(shù) 器 1低 溫 振 蕩 器計 數(shù) 器 2 = 0計 數(shù) 器 1 = 0計 數(shù) 器 2增 加停 止 圖 5 DS18B20 的內(nèi)部框圖 低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數(shù)器 1 提供一個頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。 NC 8NC 7NC 6G N D 5NC1NC2V D D3DQ4D S 1 8B 20VDD3DQ2GND1D S 1 8 B2 0 NC 8NC 7NC 6G N D 5NC1NC2V D D3DQ4D S 1 8B 20VDD3DQ2GND1D S 1 8 B2 0 圖 2 DS18B20 的 8 腳 SO 封裝 圖 3 DS18B20 的 3 腳 PR35 封裝 8 腳封裝的 NC 為空引腳； VDD 為電源引腳，接 ~； GND接地； DQ 為數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳（單線總線），常態(tài)下呈高電平。 根據(jù)實際需要通過簡單的編程實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，分辨率最大可達 ℃，測量范圍為 55~125℃。 數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻不同， 可直接將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進行處理，每片 DS18B20 都具有惟一的產(chǎn)品號并可存入其 ROM 中，便 于 構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接多個DS18B20 芯片， CPU 可用簡單的協(xié)議就可識別 。 單 片 機A T 8 9 C 5 2 R S 4 8 5總 線上 位 P C機 顯 示和 控 制R S 4 8 5/ R S 2 3 2 轉(zhuǎn)換 接 口數(shù) 碼 管 顯 示 D S 1 8 B 2 0 溫度 傳 感 器 圖 1 遠程溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器模塊 的硬件電路設(shè)計 [1][2] 為了降低溫度采集的硬件復(fù)雜性 與 提高整個設(shè)計電路的抗干攏能力，降低成本，數(shù)據(jù)采集模塊中，采用美國 達拉斯 （ DALLAS） 公司推出的一種改進型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件。就 其采樣頻率和分辨率來說屬于中速類型，適合對數(shù)據(jù)采樣頻率要求不是特別高的應(yīng)用場合。設(shè)計采用了模塊化的思想，條理清楚 ， 主要 有硬件設(shè)計 與 軟件程序設(shè)計 兩部分 。 系統(tǒng)上位機由一臺微機構(gòu)成，軟件采用 Visual Basic 編程， 做 出十分直觀的人機界面， 由單片機構(gòu)成的測溫模塊檢測到的溫度數(shù)據(jù)分別顯示在單片機的顯示模塊和通過串口通信顯示在 PC 機上。 為了簡化電路，降低 成本，提高性價比 ，增強抗干攏能力和擴大傳輸距離和使用的靈活性， 研究一種新的溫度數(shù)據(jù)遠程采集系統(tǒng)也就很有必要。 傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻 或熱電偶為傳感器， 它們測出的一般都是電壓，再通過相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度， 這種結(jié)構(gòu) 需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。 關(guān)鍵詞 ： 單片機 AT89C52 溫度傳感器 DS18B20 RS232 總線 串行通信 RS485 Abstract: A designing method which uses DS18B20 digital sensor as temperaturecollecting tool, and single chip puter as Microcontroller unit is introduced. It makes a longrange conveyance by using RS485 Bus to send the collected data to PC temperaturemeasuring system by RS232 interface. This design has its clear order and mainly has hardware design and software process design two parts for its Modular thoughts. This system has widely perspective in temperature measurement and good use value for its simple and convenient interfaces. As far as sampling frequency and resolution ratio, it belongs to middlespeed type. It is proper to be used in application occasion without high requirement to data sampling frequency. Key words: Single Chip Computer AT89C52； Temperature Sensor DS18B20； RS232； Bus Serial Communication RS485； 1 概述 數(shù)據(jù)采集廣泛應(yīng)用于各個測試和控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)包括很多方面的內(nèi)容，涉及面也很廣。 本系統(tǒng) 接口簡單、 使用 方便、可靠性好，在溫度檢測中有 較 廣泛的應(yīng)用前景，具有 較強的使用價值。 35 內(nèi)容摘要 ： 本 論文 提出一種利用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集的工具，利用單片機 AT89C52 對它進行控制，并且通過 RS485總線做遠程傳送將采集到的數(shù)據(jù)通過 RS232 接口送入 PC 機測溫系統(tǒng)的設(shè)計方法 。 14 單片機的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計 ......................................................... 14 數(shù)據(jù)采集的串口通信協(xié)議 ....................................................................... 19 人機界面的設(shè)計 ..................................................................................... 24 4 系統(tǒng)調(diào)試與分析 2 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計 1 1 概述 1 Key words 目 錄 內(nèi)容摘要 1 關(guān)鍵詞 1 Abstract 3 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器模塊的硬件電路設(shè)計 ........................................ 3 數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計 ............................................................................ 8 RS485 總線及其與單片機的接口電路的設(shè)計 .............................................. 9 3 遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè) 計 29 單片機中測溫顯示模塊的調(diào)試 ................................................................ 29 串口 通信調(diào)試 ........................................................................................ 29 結(jié)果分析 ............................................................................................... 31 5 結(jié)束語 32 參考文獻 33 致 謝 設(shè)計采用了模塊化的思想，條理清楚 ， 主要 有 硬件設(shè)計與 軟件程序設(shè)計 兩部分 。就其采樣頻率和分辨率來說屬于中速類型，適合對數(shù)據(jù)采樣頻率要求不是特別高的應(yīng)用場合。 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫 度的檢測及控制，能獨立工作的溫度檢測系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于諸多的領(lǐng)域。 在一些測量與控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合中， 數(shù)據(jù)采集點與控制點通常有一定的距離，因此 需要將采集的數(shù)據(jù)從采集 現(xiàn)場進行遠程傳輸，而傳統(tǒng)的串口通信傳輸?shù)淖畲蟮木嚯x只有 15m，因此相要完成遠距離的傳輸，就應(yīng)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸 問題采取新的方法。 本設(shè)計提出一種利用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器作為 溫度采集的工具，利用單片機對它進行控制，并且 通過 RS485 總線 做遠程傳送將采集到的數(shù)據(jù)通過 RS232 接口 送入 PC 機測溫系統(tǒng)的設(shè)計方法 。 本系統(tǒng)設(shè)計完成 了 對溫度數(shù)據(jù)的采集、 數(shù)碼管顯示以及 PC 機對溫度變化的曲線圖繪制。 本設(shè)計 接口 簡單、 使用 方便、可靠性好，在溫度檢測中有 較 廣泛的應(yīng)用前景，具有較強的使用價值。 2 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng) 主要 由 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器模塊 、 單片機控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊 、 RS485 傳輸總線模塊、 RS485/RS232 轉(zhuǎn)換接口模塊 、 上位 PC 機顯示和控制模塊 五個部分組成，其 框圖如圖 1 所示 ，本系統(tǒng)的整體硬件電路圖見附錄 1。 它 具有微型化、低功耗、