电子・电路
ｄｏｉ：１０．１６１ ８０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌＯ０７－７８２０．２０１５．０９．０２７ 奄ａ叶技２０１５年第２８卷第９期
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ｓｅｐ．１５．２０１５
基于单片机和ＤＳ１８Ｂ２０的温度采集和分析系统
宋 全，谢颂华，王 超，苗新龙，童一帆
（武汉理工大学理学院，湖北武汉４３００７０）
摘要介绍了一种温度采集、分析系统，实现了对所测温度采样，存储于数据库并进行相关分析的功能。通过 ８０Ｃ５１单片机和ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器，以ＰＣ端的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２００８作为数据库，Ｍａｔｌａｂ作为分析工具，利用串口、 ＡＤＯ组件、ＭＡＴＡＬＢ引擎完成相关功能。经测试，该系统可完成从温度采集到分析的一系列活动，可用于一般场合对 温度的采集、分析工作。 关键词单片机；温度传感器；温度采集；温度分析 中图分类号ＴＰ２１２．１１ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—７８２０（２０１５）０９—１００—０４
Ａ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＭＣＵ ａｎｄ ＤＳ１８Ｂ２０
ＳＯＮＧ Ｑｕａｎ，ＸＩＥ Ｓｏｎｇｈｌｌａ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｏ，ＭＩＡＯ Ｘｉｎｌｏｎｇ，ＴＯＮＧ Ｙｉｆａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ８０Ｃ５１，ＤＳ１８Ｂ２０ ｗｉｔｈ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２００８ ａｓ
中国棉花加工２００７年第６
期ＤＳ１８Ｂ２０是美国ＤＡＬＬＡＳ半导体公司生产的最新可组网、单线数字式温度传感器。ＤＳ１８Ｂ２０将温度传感器、Ａ／Ｄ传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，外观与普通塑封晶体管极为相似，可实现直接数字化输出、测试，并具有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化、微功耗、易于和微控制器ＭＣＵ或微机进行数据交换等特点。很多智能化的温度传感器使用同步串行总线技术，如：Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅ／Ｐｌｕｓ（ＮＳＣ）等均采用串行总线协议，而ＤＳ１８Ｂ２０采用的是１－Ｗｉｒｅ总线协议。１－Ｗｉｒｅ是ＤＡＬＬＡＳ公司的一项专有技术，它采用一根信号线实现信号的双向传输，接口简单、节省Ｉ／Ｏ口线、便于扩展和维护。由于以上优点，ＤＳ１８Ｂ２０被广泛应用于防火、防爆等单点，多点检测场合，特别适合棉麻、粮食等易燃，易爆物的大型仓储的管理。一、ＤＳ１８Ｂ２０的特性一个端口即可实现通信。每个ＤＳ１８Ｂ２０都有一个独一无二的序列号，实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温，测温范围在－５５℃～＋１２５℃，精度误差为±０．５℃。现场温度直接以“一线总线”的数字式传输，支持３～５．５Ｖ的电压范围。数字温度计的分辨率，用户可以选择的范围是９位到１２位，内部有温度上、下限告警设置。用户设定的报警温度储存在ＥＥＰＲＯＭ中，掉电后依然保存。二、ＤＳ１８Ｂ２０的引脚介绍
三、ＤＳ１８Ｂ２０的使用ＤＳ１８Ｂ２０采用的是１－Ｗｉｒｅ总线协议方式，即在一根数据线上实现数据的双向传输，但对一般的单片机来讲，单纯的硬件并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件方法模拟单总线的协议时序，从而完成对ＤＳ１８Ｂ２０芯片的访问。ＤＳ１８Ｂ２０在一根Ｉ／Ｏ线上读写数据，因此，对读温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０的应用
■王明英
图１ＤＳ１８Ｂ２０外观图和封装底视图
序号名称引脚功能描述１ＧＮＤ地信号２ＤＱ数据输入／输出引脚。开漏单总线接口引脚。用在寄生电源下，也可以向器件提供电源。
仅供个人参考
不得用于商业用途 基于DS18B20的温度系统
• 实验目的
•了解 DS1820数字温度传感器特性
•掌握单片机基本功能的运用、简单接口电路如键盘、 LED显示电路或LCD显示电路设计及其相应驱动软件的编制软、硬件系统的调试
• 实验任务
设计一个具有基于DS1820数字温度传感器的温度检测及显示的系统。要求系统具有以下功能：
• 两路温度检测；
• 具有显示功能；
• 具有用户输入功能；
• 可通过输入补偿温度设定校准；
For personal use only in study and research; not for commercial use
• 实验原理
原理简述：数字温度传感器DS1820把温度信息转换为数字格式；通过“1－线协议”，单片机获取指定传感器的数字温度信息，并显示到显示设备上。通过键盘，单片机可根据程序指令实现更灵活的功能，如单点检测、轮转检测、越限检测等。基于DS1820数字温度传感器的温度检测及显示的系统原理图如图1
For personal use only in study and research; not for commercial use
仅供个人参考
不得用于商业用途
图 1 基于DS1820的温度检测系统框图
• 硬件设计
For personal use only in study and research; not for commercial use
电路设计－－单片机基本系统电路：
图 2 单片机基本系统电路原理图
电路说明：
综合考虑系统使用到的单片机内部存储资源、系统处理信号的种类、处理数据的速度、系统的 I/O口开销，以及系统的可扩展性能，本系统选用了ATMEL公司的8位低功耗，高性能CMOS单片机，芯片内集成有通用8位中央处理器（兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构）和4K/8K Bytes ISP Flash存储单元（可实现在系统编程）。复位电路采用上电复位加按键复位的方式。采用无源晶体提供正弦振荡信号为系统提供时钟，其硬件原理图如图 2所示。 仅供个人参考
DS18B20 单线温度传感器
一．特征:
● 独特的单线接口，只需 1 个接口引脚即可通信
● 每个设备都有一个唯一的64位串行代码存储在光盘片上
● 多点能力使分布式温度检测应用得以简化
● 不需要外部部件
● 可以从数据线供电,电源电压范围为3。0V至5。5V
● 测量范围从-55 ° C 至+125 ° C（—67 ° F至257 ° F），从—10℃至+85 ° C的精度为0。5 °C
● 温度计分辨率是用户可选择的9至12位
● 转换12位数字的最长时间是750ms
● 用户可定义的 非易失性的温度告警设置
● 告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件 (温度告警情况）
● 采用8引脚SO（150mil）,8引脚SOP和3引脚TO — 92封装
● 软件与DS1822兼容
● 应用范围包括恒温控制 工业系统 消费类产品 温度计或任何热敏系统
二．简介
该DS18B20的数字温度计提供9至12位的摄氏温度测量,并具有与非易失性用户可编程上限和下限报警功能。信息单线接口送入 DS1820 或从 DS1820 送出，因此按照定义只需要一条数据线(和地线）与中央微处理器进行通信.它的测温范围从—55 °C到 +125 ° C,其中从—10 °C至+85 °C可以精确到0。5°C 。此外，DS18B20可以从数据线直接供电（“寄生电源"），从而消除了供应需要一个外部电源。
每个 DS18B20 的有一个唯一的64位序列码,它允许多个DS18B20s的功能在同一
1-巴士线.因此，用一个微处理器控制大面积分布的许多DS18B20s是非常简单的。此特性的应用范围包括 HVAC、环境控制、建筑物、设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制系统.
三．综述
64位ROM存储设备的独特序号。存贮器包含2个字节的温度寄存器,它存储来自温度传
感器的数字输出。此外,暂存器可以访问的1个字节的上下限温度告警触发器（TH和TL）和1个字节的配置寄存器。配置寄存器允许用户设置的温度到数字转换的分辨率为9，10，11或12位。TH，TL和配置寄存器是非易失性的，因此掉电时依然可以保存数据。
