基于DS18B20的温度采集系统的设计与实现

庄竞博 刘莹 沈阳工学院

传感器它是一种能够感受被测量信息的仪器，在检测系统中传感器有着广泛的应用，传感器几乎是无处不在，其主要作用就是信息的采集和获取。现代自动检测是以计算机技术为核心，以传感器技术为基础构成的。

本数字温度计设计采用美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后推出的一种改进型智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，测温范围为-55～125℃，最高分辨率可达0.0625℃。

DS18B20 可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的优点。

1 硬件设计

本次设计的预期效果为通过51系列STC12C5206AD单片机实现温度传感器DS18B20的温度采集，并通过串口助手发送到PC端采集信息，在后续过程中设置阈值，用来控制其报警状态，进行低温及高温报警。

单片机选型：采用了51系列STC12C5206AD单片机模块，其主要性能有以下几点：

（1）高速

（2）宽电压

（3）增加第二复位功能脚

（4）增加外部掉电检测电路

（5）低功耗设计

（6）工作频率：0～35MHz，相当于普通8051：0～420MHz

（7）时钟：外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置

传感装置选型：

DS18B20是常用的数字温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强的特点。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

2 软件设计

开发环境：本次设计采用了KeilC51单片机开发软件及STC系列下载烧录的工具。

Keil C51：Keil C51 是美国 Keil Software 公司（ARM 公司之一）出品的 51 系列兼容单片机 C语言软件开发系统。

STC系列单片机的下载工具：本次采用的烧录工具为STC-ISP，STC-ISP 是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机，使用简便，现已被广泛使用。

3 程序设计

对温度的检测程序中设计了对DS18B20的初始化定义，定义其DQ(数据传输端口)，复位参数，及读写数据的流程和条件。首先通过复位函数检测温度传感器是否启动，对外发出低电平信号，一段延时后，释放数据位，传出数据，后续通过其读写函数的编写对数据的传出进行详细的定义。最后在主函数中调用温度传感器的初始化，并通过入口参数DS18B20_WriteByte，DS18B20_ReadByte在主函数中进行转换和读取。

对DS18B20进行初始化，读写0XCC进行跳过读取ROW操作，然后启动传感器，进行转换命令，一段延时后进行设备复位，同样的操作进行跳过和启动转换，在一段延时后进行读写数据。

对传感器的开始时间片进行检测，等待数据位接通，一定延时后，准备采集读写数据，之后等待时间片结束。其入口参数为uchar DS18B20_ReadByte()，采用8位计数器，对DQ的状态进行判断，从而确定传感器是否进行读写数据。

与PC机通信程序设计是通过定义阈值（报警上下限）。并定义以上浮点型变量及整型变量，方便在后续程序中进行所需转换。后面通过Write_1602_String("XXXX",0x80+0x40+7)编辑报警时LCD屏显示的内容，并通过串口助手传送到PC端，在电脑上进行显示。

4 测试与调试

通过浮点型变量及整型变量中间的转换和赋值，对温度传感器传出的信号进行输送，其实验现象分别为在LCD显示屏上显示实时温度值，通过串口助手传出在PC端显示，设置阈值，制作一个简易的高低温报警系统。温度正常是显示NORMAL，当温度超过或者低于设定值时，显示屏上显示HIGH!!;LOW!!及温度值，并且小灯亮，以一秒的延时进行闪烁变换。

注意事项：所有定义的函数及管脚，都应遵守其所需应用的协议内容，并对应到设备上。输出的温度数值在定义时要注意ASCII码的转换，对整数位及小数位都进行对应的定义，避免不能正常输出温度值。在给设备上电前检查温度传感器正负是否接对，烧录过程中要注意是否选择好对应的工程.H文件。