关于DS18B20在温度检测系统中的应用

　　1.背景

　　在现代化的工业生产中人们需要对温度进行检测和控制。采用51单片机来对温度进行控制，具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点；本论文设计方案根据实际经验讨论关于DS18B20数字温度传感器在温度测量中的应用；其具有较高的测量精度，适合对温度精度要求较高的化工生产、电力工程等行业。

　　2.温度控制系统

　　美国DALLAS公司生产的DS18B20数字温度传感器，可以直接将被测温度转化为串行数字信号供微机处理，通过简单的编程实现9位的温度读数。并且多个DS18B20可以并接到多个地址线上与单片机实现通信。

　　DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。

　　另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，即异步通信，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：

　　初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→ 发存储器操作命令→ 处理数据DS18B20温度传感器的测温误差：在0--70°C范围内，DS18B20的上下限误差分别为+0.5°C和-0.5°C,而典型产品的误差仅为士0.25°C.

　　3.系统的软件设计

　　系统软件设计在这里就是指单片机的软件设计，本系统是采用C语言来进行程序设计的，主要包括显示子程序，复位程序，写程序读程序，中断响应等。

　　3.1 DS18B20的软件设计

　　DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右，后发出60~240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

　　3.2 往DS18B20写数据

　　当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时，产生写时序。有两种类型的写时序：写1时序和写0时序。所有时序必须有最短为60微秒的持续期，在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复时间。在1/0线由高电平变为低电平之后DS18B20在15 s至60 s的窗口之间对1/0线采样。如果线为高电平写1就发生，如果线为低电平便发生写0.对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us,保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。

　　3.3 从DS18B20读数据

　　当从DS18B20读数据时，主机产生读时序。当主机把数据线从逻辑高电平拉至低电平时产生读时序。数据线必须保持在低逻辑电平至少1微秒；来自DS18B20的输出数据在读时间片下降沿之后15微秒有效。因此，为了读出从读时序开始算起15微秒的状态主机必须停止把1/0引脚驱动至低电平，在读时序结束时，1/0引脚经过外部的上拉电阻拉回至高电平。所有读时序的最短持续期限为60微秒，各个读时序之间必须有最短为1微秒的恢复时间。

　　3.4 中断服务程序设计

　　CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断。

　　AT89C51单片机中断处理过程：中断响应条件和时间是中断源有中断请求；此中断源的中断允许位为1;CPU开中断（即EA=1）。以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。

　　定时器方式控制寄存器TMOD用于设置Tn的功能模式和工作方式以及门控制信号你，只能字节寻址，字节地址为89H,高四位用于定时器T1,低四位用于定时器T0.定时器/计数器方式控制寄存器TMOD不能进行位寻址，只能用于字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义为定时器0,高半字节定义为定时器1.复位时，TMOD所有位均为0.

　　3.5 主程序流程图

　　程序开始先进行初始化，对系统进行复位操作，然后发送检波信号，若系统检测到采样信号，则AT89C51单片机的P3.7口接收串行数据，然后调用子程序：DS18B2O的初始化、读取数据、写数据。在温度转换和读取温度前，首先要通过产生复位脉冲初始化DS18B20,然后DS18B20发出应答脉冲，当单片机接收到应答脉冲后才开始后续的操作。

程序应按照严