基于DS18B20的温度监测报警与智能控制系统分析

摘要：本文分析了DS18B20性能特点，并且提出其温度监测报警与智能控制系统的具体应用，以期为相关人员提供参考性建议，优化智能控制系统，增强温度监测报警的准确度。

关键词：DS18B20;ROM操作指令;系统硬件

引言：传统的传感器需要由计算机处理数字信号，通常采用A/D转换、调节、放大等操作，不但降低可靠性与稳定性，而且具有复杂的电路结构，需要消耗较大的资源。在科学技术快速发展背景下，温度传感器的技术应用水平获得明显提高，美国某公司优化了传感器的应用，提出DS18B20，其采用单总线数字式的方式，被广泛应用于各个领域。

一、DS18B20性能特点

DS18B20具有较大的使用优势，可以结合A/D转换与温度测量，同时，具有较远的传输距离，以及简单的硬件电路结构，即使多个点也可以进行测量，而且与单片机连接具有便携性。微处理器可以处理转化后的温度数字信号，其对电压范围并没有过多限制，一般保持在3.0-5.5V，主要采用数据线供电的方式。由于DS18B20采用单总线接口，因此只需要一根线就可以完成双向通信，与微处理器进行紧密连接。DS18B20具有多点组网功能，在三线上可以进行并联，完成多点测温。此外，DS18B20具有较大的测温范围，精度可以达到±0.5℃，使用范围在-10℃-+85℃，具有9-12位的可编程分辨率，目前可以准确辨别的温度主要包括0.0625℃、0.125℃、0.25℃、0.5℃等，具有较高的精度，在温度转换过程中，若是分辨率是9位，则具有较快的显示速度，只需要93.75ms即可完成转换。当极性反接电源时，由于DS18B20具有负压特性，虽然不会烧毁芯片，但是却无法正常工作[1]。

二、基于DS18B20温度监测报警与智能控制系统的应用

（一）ROM操作指令

在单总线上需要初始化操作，复位信号通过微处理器发出，传送到DS18B20，之后在一定时间内发出芯片存在脉冲，意味着保持在线状态，可以时刻接受指令。当DS18B20信号传送到微处理器后，将会发送4个ROM操作指令，而且都是8位。ROM操作指令主要包括以下几点：第一，读命令。微处理器具有较高的读写功能，其中包括8位CRC校验码、48个产品序列号、8位产品代码。特别注意的是，若是存在多个DS18B20在线时，容易引起数据冲突，因此最好采用单个在线方式。第二，选择定位命令。当多个在线时，微处理器将会发出内部ROM序列号，将会响应操作指令。第三，跳过ROM，当采用单个在线时，可以直接操作寄存器，而跳过序列检测。第四，查询指令。在初建系统时，可以使用查询指令查询64位序列号和设备数量。在操作ROM指令时，工作人员需要掌握写数据的过程，先设置数据线，延迟时间为15μs，低电平为0，在发送数据时按照从高到低的顺序，而且每次只能发送一位。等到拖延45μs后，需要调整数据总线，将其拉到高电平1，然后重复以上操作，进而发送整个字节。

（二）储存器操作指令

通过DS18B20可以完成储存器的操作，操作指令主要包括以下幾点：第一，写入。在寄存器的第2-4字节中，可以写入数据，写完3个字节后才能发送复位信号。第二，读出。可以读出寄存器第1-9个字节。第三，复制。可以转移寄存器中的字节，主要包括第2-4字节。第四，开始温度转换。当接收到温度转换的指令时，需要确定延迟时间，在转换温度的过程中，当DS18B20处于休息状态时，则低电平为0，当结束后，总线高电平为1。第五，读电源标志。当发送该指令后，外接电源是1，而信号线供电为0。

（三）温度转换

当温度转换指令传递到DS18B20时，则可以进行转换，温度值的表现形式是二进制补码。在读数据的过程中，可以使用微处理器，按照从低到高的顺序读取，并且数据的格式有特殊规定，表示形式为0.0625℃/LSB。当前5位符号位S=0时，表示温度的数值为正值，可以直接进行转换，使其变成十位制。若是出现S=1的情况，则表示温度的数值为负值，需要采用取反加一的方式，将补码转变为原码，之后再进行转换[2]。

三、基于DS18B20温度监测报警与智能控制系统的设计

DS18B20系统硬件主要包括以下部分，首先，报警电路单元，在架构连接过程中，采用达林顿管作为驱动喇叭的方式，并且采用小晶体进行连接，其数量为两个，利用晶体管可以实现电路饱和的目标。其次，键盘驱动线路与LED显示，其显示接口为I/O接口芯片，基本输出方式为PA和PC口，基本输入方式为PB口，采用共阳极动态作为LED的显示方式。再次，温度传感器单元、DS18B20不用增加地址编码，含有ROM序列号编码，可以测量-55-+125℃，需要93.75ms就可以完成9位转化，若是采用单总线的方式，不但可以进行数据传输，而且可以进行同时供电，不会产生过多消耗。最后，主控单元，其主要分为外围电路与单片机，核心部件采用80C51微处理器，在设计振荡电路时，频率到达了6MHz的频率，并且采用内部时钟方式。在设计复位电路时，采用上电复位形式，RESET端在电路充电时将会出现正脉冲，进行复位。

结论：综上所述，DS18B20系统具有智能控制与温度监控报警功能，可以对温度进行控制与监测，被广泛应用在仓库管理与工业控制等领域，具有广阔的发展前景。相关人员应当掌握系统硬件电路设计与系统软件设计，加强DS18B20的应用，充分发挥其测温准确、使用灵活、成本低廉的优势，从而促进工业等行业的发展。

参考文献：

[1]吴坤，何英昊.基于DS18B20的简易温度报警器的设计[J].电子制作，2019，000（001）：83-84，61.

[2]向继文，刘昕，陈善荣.基于DS18B20的数字温度计设计与仿真[J].电脑与信息技术，2019，027（001）：47-50.

作者简介：王俊亚（1990.04--）女，汉族，湖北十堰人，硕士研究生，研究方向：电子技术。