引言

溫度是工業生產過程和實驗過程中比較重要的一個參數，精確的溫度測量和及時的顯示溫度是很重要的。目前溫度測量系統種類繁多，功能參差不齊。單片機具有體積小，價格便宜，通用性和靈活性強的特點，利用單片機設計溫度測量系統，既可以滿足功能要求，又經濟實惠。數字溫度測量傳感器DS18B20是單一總線的高精度測量器件，它克服了以前模擬式傳感器與微機接口時需要的A／D轉換器及其他復雜外圍電路的缺點。本文就是運用單片機及其接口和集成單總線溫度傳感器DS18B20構建一個高精度的溫度測量和顯示系統，并且通過開關進行溫度上限的設置，如果溫度超過設定值就會報警或進行相應的控制命令。設計的電路簡單，易于實現，而且還具有一定的擴展功能，可以擴展成多點采集和更復雜的功能。

1 系統硬件設計

整個系統主要由主控中心（單片機）、溫度傳感器DS18B20、數碼管顯示及開關控制等功能模塊組成。可以通過開關調節報警溫度的上限，既可以使上限增加，也可以使上限減小，這樣就可以用于不同場合了，系統的框圖如圖1所示。

1．1 溫度傳感器DS18B20

DS18B20是美國Dallas半導體公司生產的數字式溫度傳感器，提供9位溫度讀數，指示溫度。溫度信息通過單線接口送入DS18B20或者從DS18B20送出，所以從處理器到DS18B20僅需連接一條線。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數據本身提供，而不需要外部電源。這使得DS18B20與單片機接口變得很簡單，克服了模擬式傳感器與微機接口時需要的A／D轉換及其他復雜外圍電路的缺點，而且它具有結構簡單、成本低、體積小、抗干擾能力強、使用簡單等優點。最重要的是DS18B20的ROM中存有其芯片的惟一標識碼，即任意兩個DS18B20的標識碼是不同的，特別適合與微處理芯片構成多點溫度測量控制系統。DS18B20是DS1820的改進型，分辨率為9～12位可編程控制，由其寄存器R0，R1的兩位狀態決定。測量范圍從-55～+125℃，增量值為0．5℃。

DS18B20在內部以時鐘周期個數計數來測量溫度，并且提供0．5℃的分辨率。溫度讀數以16位、符號擴展的二進制補碼讀數形式提供。需要注意的是在DS18B20中溫度以1／2℃LSB（最低有效位）形式表示時，產生以下9位格式：

1．2 鍵盤控制設計

系統工作前先由用戶自己設定一個兩位溫度值作為報警值，打開電源，單片機復位初始化，閉合開關中斷程序，按復位開關，每按一次報警值就會在初始化的基礎上加1℃，數碼管顯示設定值。用戶進行核對查看顯示的數字值是否與設置值一樣，然后打開開關進行周圍溫度測量值傳輸。由于報警值可以由用戶自己設定，故系統能適應各種不同溫度的環境。

1．3 其他的部分

系統主要采用的是7段共陽極數碼管顯示測量的溫度值，由發光二極管和蜂鳴器進行報警。如果測的溫度值高于設定值1℃，報警系統就會報警（發光二極管點亮，蜂鳴器鳴響）。這樣可以從聲音和視覺上收到系統的警報。

1．4 系統的電路原理圖

系統的電路原理圖如圖2所示。

2 軟件設計

系統開始工作時，首先進行I／O口初始化、報警值初始化，然后判斷開關是否閉合，由用戶自己在原報警值的基礎上更改，確定后由單片機控制軟件發出溫度讀取指令，通過數字溫度傳感器DS18B20采集當前溫度值，轉換后經過單總線傳輸給單片機，單片機經過處理由數碼管顯示，如果超出設置的報警值1℃，系統就會報警（發光二極管點亮、蜂鳴器鳴響）。系統的軟件部分主要是由中斷子程序、讀寫DB18B20程序、顯示程序和報警系統四部分組成，主程序流程圖如圖3所示。

設計的部分程序如下：

3 結語

基于C51系列單片機和DS18B20數字溫度傳感器的溫度測量系統結構簡單、成本低、操作方便，比較好推廣，而且也可以根據情況進行擴展，比如進行多點采集等。