基于单总线数字温度传感器DS18B20的测温系统设计

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1、２０１２年１０月１日现代电子技术Ｏｃｔ．２０１２第３５卷第１９期ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｉｑｕｅＶｏｌ．３５Ｎｏ．１９基于单总线数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０的测温系统设计吕建波（西安文理学院物理与机械电子工程学院，陕西西安７１００６５）摘要：设计了一种基于单总线数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０的测温系统，给出了ＤＳ１８Ｂ２０传感器特性和控制命令及时序，在Ｐｒｏｔｅｕｓ环境下进行了测温系统硬件设计，同时采用Ｋｅｉｌ软件完成了系统主程序、ＤＳ１８Ｂ２０驱动程序的设计；最后进行了系统Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真，提高了系统开发

2、效率，并获得了良好的仿真实验结果。关键词：温度传感器；ＤＳ１８Ｂ２０；控制命令；驱动程序；Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真中图分类号：ＴＮ７１０－３４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１２）１９－０１１７－０３Ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅ－ｗｉｒｅＤＳ１８Ｂ２０ＬＪｉａｎ－ｂｏ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉ

3、ｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅ－ｗｉｒｅｄｉｇｉｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒＤＳ１８Ｂ２０ｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｍａｎｄｓａｎｄｔｉｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆＤＳ１８Ｂ２０ｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒ－ａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＰｒｏｔｅｕｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ

4、ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｇｒａｍａｎｄＤＳ１８Ｂ２０ｄｒｉｖｅｒｐｒｏｇｒａｍｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＫｅｉｌｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＰｒｏｔｅｕｓｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｔｈｅｆａｖｏｒａｂｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ；ＤＳ１８Ｂ２０；ｃｏｎｔ

5、ｒｏｌｃｏｍｍａｎｄ；ｄｒｉｖｅｒｐｒｏｇｒａｍ；Ｐｒｏｔｅｕｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ为３．０～５．５Ｖ；测温范围为－５５～１２５℃，可根据系统０引言需求通过设置配置寄存器中的Ｒ１，Ｒ０位调整为９～温度是基本物理量之一，是工农业生产和日常生活１２位分辨率，对应的可分辨温度和最大转换时间如表１中经常需要测试的重要参数，温度测量亦是应用频率最所示；每个ＤＳ１８Ｂ２０器件有惟一的序列号，多个高的技术之一，在粮食仓库存储、环境监测、过程温度监ＤＳ１８Ｂ２０器件可接至同一个单总线上构成多点分布式测、中央空调监测、医学体温检测等领域有着广泛

6、应温度测量系统；具有极强的抗干扰纠错能力［３－４］。［１－２］用。传统的温度检测方式一般采用热电偶或热敏电表１分辨率与最大转换时间关系阻，输出模拟信号，经Ａ／Ｄ转换后才能送入单片机处理Ｒ１Ｒ０分辨率最大转换时间／ｍｓ器，检测电路复杂。００９位９３．７５因此，本文采用单总线智能型数字温度传感器０１１０位１８７．５ＤＳ１８Ｂ２０，以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为核心处理器，进行测温系统设计，在Ｐｒｏｔｅｕｓ环境中进行系统硬件设计，并结１０１１位３７５合软件进行了仿真，降低了开发成本，提高了开发效率。１１１２位７５０１ＤＳ１８Ｂ２０传感器特

7、性与控制时序ＤＳ１８Ｂ２０的ＴＯ－９２封装如图１所示，针脚１为电源地线，针脚２为数据输入／输出线，针脚３为可选电ＤＳ１８Ｂ２０是美国ＤＡＬＬＡＳ半导体公司的单总线源线。智能型数字温度传感器，它通过单总线与处理器进行数ＤＳ１８Ｂ２０的单总线访问协议由如下４个步骤据传输，主要由６４位ＲＯＭ、温度敏感元件、非易失性温构成。度告警触发器ＴＨ和ＴＬ、配置寄存器组成。供电范围（１）主机对ＤＳ１８Ｂ２０进行复位初始化，初始化时序如图２（ａ）所示，主机在ｔ１时刻在单总线上发出一持收稿日期：２０１２－０５－２０基金项目：西安文理学院教学改革资助

8、项目（２０１０Ｃ１０２１）续４８０～９６０μｓ的低电平脉冲的复位脉冲，在ｔ２时刻释１１８现代电子技术２０１２年第３５卷放单总线至少等待４８０μｓ确保应答正确，并接收采样，２测温系统硬件设计ＤＳ１８Ｂ２０等待１５～６０μｓ，在ｔ３时刻发出６０～２４０μｓ的［５］低电平存在脉冲，