基于DS18B20单总线数字温度计的设计与实现
基于DS18B20的温度测量系统设计
基于DS18B20的温度测量系统设计概述：DS18B20是一种数字温度传感器，具有精确度高、稳定性好、尺寸小等特点。
本文将基于DS18B20设计一个温度测量系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分内容。
硬件设计：1.传感器模块：DS18B20传感器模块包括一个温度传感器和一个数字转换芯片。
传感器模块通过串行总线与主控设备进行通信，并提供温度数据。
2.单片机：选择一种适合的单片机作为主控设备，负责与传感器模块通信，并实现相关功能。
3.显示模块：通过液晶显示屏或数码管等模块，将测量到的温度实时显示出来。
4.电源模块：为系统提供稳定的直流电源，使系统能够正常工作。
软件设计：1.通信协议：将单片机与传感器模块之间的通信协议设置为1-Wire协议，该协议简单易实现，并且可以同时连接多个传感器。
2.初始化：在系统启动时，初始化单片机与传感器模块之间的通信，并对传感器模块进行必要的设置，如分辨率、精确度等。
3.数据读取：通过1-Wire协议，单片机向传感器模块发送读取温度的指令，传感器模块将温度数据以数字形式返回给单片机。
4.数据处理：单片机接收到温度数据后，进行相应的数据处理，可以进行单位转换、滤波处理等。
5.数据显示：将处理后的温度数据通过显示模块实时显示出来。
系统应用：1.工业自动化：用于监测生产设备的温度，实现设备状态监控和预警功能。
2.室内温控：通过与空调系统或暖气系统的连接，实现室内温度的精确控制。
3.热管理：用于监测电子设备或电路板的温度，保证设备运行时的稳定性和散热效果。
总结：基于DS18B20的温度测量系统设计，通过选用合适的硬件模块和软件设计方案，可以实现精确、稳定的温度测量，并通过通信和显示模块实时反馈温度数据。
该系统具有应用广泛、性能可靠等优点，在工业自动化、室内温控、热管理等领域有着重要意义。
基于DS18B20数字温度计设计报告正文
基于DS18B20数字温度计设计报告正文西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告目录1 前言 ................................................ .. (1)设计背景 ................................................ ......... 1 设计目标 ................................................ ......... 1 实施计划 ................................................ ......... 1 2 总体方案设计 ................................................ (2)方案比较 ................................................ (2)方案一基于热敏电阻的温度计设计 .............................. 2 方案二基于SHT71的数字温度计设计 ............................ 2 方案三基于DS18B20的数字温度计设计.......................... 3 方案论证 ................................................ ......... 3 方案选择 ................................................ ......... 4 3 硬件设计 ................................................ . (5)单元模块设计 ................................................ .. (5)时钟和复位电路 (5)报警电路 ................................................ .... 5 数码显示电路 ................................................6 电源电路 ................................................ ....7 按键电路 ................................................ .... 7 串口通信电8 核心器件介绍 ................................................ .. (8)单片机STC89C52介绍 (8)DS18B20介绍 (9)4 软件设计 ................................................ (11)温度采集模块 ................................................ .... 11 温度设定模块 ................................................ .... 14 报警模块 ................................................ ........ 15 5 系统整合调试 ................................................ .. (16)硬件调........ 16 软件调试 ................................................ .. (16)I西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告 6 系统功能、指标参数 ................................................ .. 18系统功能 ................................................ ........ 18 系统指标参数测试 ................................................18 系统功能及指标参数分析.......................................... 19 7 结论 ................................................ ................ 20 8 总结与体会 ................................................ .......... 21 9西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告积极小的芯片当中，实现了温度传感器的数字式输出、且免调试、免标定、免外围电路。
基于DS18B20的数字温度计的设计
摘要人们的生活水平在日益提高，实现单片机的控制无疑是人们追求的目标之一，它在人们生活及工作中起到的作用也是不可否定的，其中温度计数字显示就是一个典型的例子。
本课题是研究温度传感器（DS18B20）以及串口通信，用液晶显示温度结果。
本课题所研究的温度传感器有很多优点，比如测温方便，测温准确，其输出可用液晶显示，主要用于对测温度测量要求比较严格的场所。
利用AT89S51单片机控制DS18B20进行数据采集并由LM016L液晶显示模块显示结果，采集结果可由MAX-232送入另外一块单片机显示并存储，利用AT89C51芯片进行存储，实现温度测量存储与再现。
关键字：温度采集串行通信温度传输液晶显示AbstractPeople's living standards in the increasing control of the microcontroller is undoubtedly one of the goals of the people to pursue it play a role in people's lives and work is undeniable, thermometer digital display is a typical example, but people its increasingly high demand, to provide mankind with better facilities will need to start from the microcontroller technology, all toward the digital control, intelligent control direction. This article describes the design based on DS18B20 digital thermometer and how to use the single-chip transmission temperature and display. The design introduced digital thermometer thermometer has a wide temperature range, easy reading, accurate temperature measurement, the output temperature with digital display, is mainly used for measuring temperature measurement requirements more stringent workplace, or scientific experiments scheme of the room. AT89S51 MCU DS18B20 data collection by the the LM016L liquid crystal display module displays the results In addition, the acquisition results by MAX-232 fed to a microcontroller and stored using AT89C51 chip storage, temperature measurement storage and reproduction.1、引言1.1选题目的和意义随着电子科学技术的发展，人们的生活也日趋数字化。
基于DS18B20温度传感器的温度计设计
基于DS18B20温度传感器的温度计设计摘要：以DS18B20温度传感器，4位7段数码管和AT89C52RC微控制器为主要部分实现数字温度计的设计，利用DS18B20本身具有的模数转换功能和暂时存储功能将模拟量——气温转换为微控制器可处理的数字量，并使用AT89C52RC的输入输出及定时器中断功能通过DS18B20的单线连接结构与DS18B20进行信息传输，读取温度值并用数码管显示出来。
1.设计选题的目的、意义通过数字温度计的设计进一步熟悉单片机微控制器及相关数字/模拟电路的原理和功能，熟悉单片机的程序设计，学会传感器的使用和相关文献的查找及学习。
2.硬件电路设计硬件部分主要包括微控制器、温度传感器模块和数码管显示模块三部分。
2.1 微控制器主要功能电路如下图，包括电源，接地，复位电路，时钟脉冲电路（11.0592MHz）。
2.2 温度传感器模块如下图，使用外部电源，可以减少程序复杂程度。
DS18B20特性：●独特的单线接口仅需一个端口进行通讯●简单的多点分布应用●无需外部器件●可通过数据线供电●零待机功耗●测温范围-55~+125℃●温度以12位数字量读出●温度数字量转换时间750ms（12位）●用户可定义的非易失性温度警报设置●报警搜索命令识别并超过程序限定温度（温度报警条件）的器件●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统2.3 数码管显示模块如上图，由两片SN74HC573N八路透明锁存器分别控制共阳极数码管位和段的锁存，实现只用MCU的一组I/O口分别控制数码管位和段的选通。
3.软件电路设计软件同样包括三个部分：传感器控制，显示控制，主程序。
3.1 温度传感器控制A．DS18B20内部存储读写与控制原理右图是DS18B20内部9字节的暂存器的结构，向其传送读取命令后，暂存器会依次将9个字节的数据通过单线送出，每个字节都是低位在先。
在本课题，只需0字节和1字节，也就是温度LSB（低8位）和温度MSB（高8位）中的数据。
基于DS18B20温度检测设计与制作
目录前言 (3)1 系统方案设计 (4)1.1方案设计 (4)1.2方案论证 (5)2 硬件设计 (5)2.1工作原理 (5)2.2单元电路设计 (6)2.1.1 DS18B20与单片机接口电路设计 (6)2.1.2显示电路设计 (12)2.1.3 报警电路设计 (15)3 软件设计 (16)3.1软件流程设计 (16)3.2串口通讯电路 (18)3.3软件设计 (19)4 系统仿真 (19)4.1原理图绘制 (19)5 整机制作 (19)5.1PCB板设计 (19)5.1.1 PCB板面规划 (19)5.1.2 PCB网络表导入和元件布局 (20)5.1.3布线 (20)5.2PCB板制作 (21)5.2.1 PCB打印、转印 (21)5.2.2 PCB蚀刻 (21)5.2.3 PCB板表面处理和钻孔 (21)5.3整机制作与调试 (22)5.3.1 元器件焊接 (22)5.3.2 整机调试 (23)总结 (23)参考资料 (24)致谢 (24)附录部分子程序 (25)附录1 主电路电气原理图 (30)附录2 PCB布局图 (31)附录3 PCB板图 (32)附录4 元件装配图 (34)前言当今世界，科学已成为人类进步不可缺少的主要元素，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，所以现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
现在的我们已经进入了高速发展的信息时代，当然测量技术也就成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程。
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。
温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。
其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。
随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。
DS18B20数字温度计毕业设计(毕业设计)详解
DS18B20数字温度计设计西南大学工程技术学院，重庆 400716摘要：本文介绍了利用美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感DS18B20和ATMEL公司生产的AT89C2051，结合四位共阳型LED，采用动态显示的方法实现室内温度的检测和读数。
本文设计的数字温度计基于DS18B20单线总线结构，与单片机的接口电路简单无须外部电路，同时由于DS18B20能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，因而使得整体设计思路简单，可以实现-55～+125゜C的温度测量，精度误差在0.1゜C以内。
本文给出了具体的硬件电路和软件设计。
关键词：单片机DS18B20智能温度传感器DS18B20 DIGITAL THERMOMETER DESIGNLI XuejianCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：This paper presents the method for a digital thermometer design made of DS18B20,a newly-product of advaced Programmable Resolution 1-Wire® Digital Thermometer（DALLAS），and AT89C2051 (ATMEL).This design adopts dynamic dispay method with four LED to measu re room temperature.This digital thermometer is based on the one wire configuration of DS18B 20, and no external circuit is required.Since the measured temperature can be directly read by DS18B20 and 9-12 digits reading can be implemented through simple programming, the overall design concept is simple. Temperature within -55～+125゜C can be measured with an error of +/-0.1゜C. Detailed circuits and softwaredesign are given here.Key Words：single-chip computer DS18B20 smart temperature sensor文献综述自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。
(完整版)基于DS18B20数字温度传感器的仿真与设计应用
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。
本课题的整个系统是由单片机、显示电路、键盘电路、声光报警电路等构成。
3.1温度传感器
3.1.1温度传感器选用细则
现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
1.2温度传感器的发展趋势
进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
1.3传感器在温控系统中的应用
目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表。对于单点温测仪表，主要采用传统的模拟集成温度传感器，其中又以热电阻、热电偶等传感器的测量精度高，测量范围大，而得到了普遍的应用。此种产品测温范围大都在-200℃~800℃之间，分辨率12位，最小分辨温度在0.001~0.01之间。自带LED显示模块，显示4位到16位不等。有的仪表还具有存储功能，可存储几百到几千组数据。该类仪表可很好的满足单个用户单点测量的需要。多点温度测量仪表，相对与单点的测量精度有一定的差距，虽然实现了多路温度的测控，但价格昂贵。
基于DS18B20的数字温度计设计
基于DS18B20的数字温度计设计一、课程设计目的1.培养学生文献检索的能力，如何利用Internet检索需要的文献资料。
2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3.培养学生综合运用知识的能力和工程设计的能力。
4.培养学生理论联系实际的能力。
5.提高学生课程设计报告撰写水平。
二、设计内容、技术条件和要求1设计内容数字温度计的设计要能实现温度的实时采集与显示，以AT89S51单片机为核心芯片，使用DS18B20数字温度传感器采集环境温度，并通过一组4位共阴极数码管将温度显示出来，也可用LM1602液晶显示屏。
方案一：使用按钮控制温度的采集与显示。
方案二：使用定时控制温度的采集与显示，时间间隔1S。
2 设计要求•设计单片机最小系统（包括复位按钮、晶振电路等）；•DS18B20应用电路设计。
•按键电路设计。
•可使用实验室的实验箱实物实现，也可使用仿真软件Proteus实现。
•绘制实现本设计内容的硬件电路（原理图），系统的组成框图。
•编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。
三、总体设计思想本设计以检测温度并显示温度提供上下限报警为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：主控器[4]、测温电路，报警电路，按键电路及显示电路。
系统以DS18B20为传感器用以将温度模拟量转化为电压数字量以总线传入单片机，以AT89S51为主芯片，在主芯片对DS18B20传入的温度值进行处理，由单片机程序控制，将经处理后的温度由LM1602液晶显示屏显示出来。
图3-1 数字温度计设计总体的原理图四、硬件设计1、硬件设计图见附件。
2、单片机复位电路工作原理及设计。
硬件图如下图一原理是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而产生按键复位电平，保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
3、单片机晶振电路工作原理及设计硬件图如下图二晶振电路是提供系统时钟信号。
为了各部分的同步应当引入公用的外部脉冲信号作为振荡脉冲。
基于DS18B20数字温度计的设计
如果将8位1）第一阶段（1976-1978）：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS–48为代表。MCS–48的推出是在工控领域的探索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
Keywords:microcontroller, digital control, thermometer
第
1.1
温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。
最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(1564～1642)发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡。使用时先给玻璃泡加热，然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化，玻璃管中的水面就会上下移动，根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量误差大。
（1）CMOS化
摘要
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。对于温度的测量方法与装置的研究就凸显得非常重要。由单片机与温度传感器构成的测温系统可广泛应用于很多领域。
本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，从硬件和软件两方面介绍了单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机AT89C2051，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求。DS18B20数字温度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统，具有线路简单、体积小等特点，而且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此可以构成多点温度测控系统。
基于DS18B20的数字温度计设计与实现
1 DS18B20的特点及性能传统的温度测量系统通常采用热电偶或热电阻测量温度,而热电阻必须在一个良好的恒流源中才能保证温度测量的准确性;而热电偶发送的信号为模拟信号,必须经过A/D转换才能将其发送至CPU进行相应处理,且热电偶信号仅有十几个mA,由于过于微弱在A/D转换之前需要进行增益放大,因此应用热电偶或热电阻构成的温度测量系统比较复杂。
DS18B20是一种单线数字温度传感器芯片,由美国Dallas公司生产,与传统的温度传感器不同,DS18B20可将测得的温度信号直接转换为可供单片机处理的串行数字信号,因此可获得更高的工作效率。
通过编程,可通过DS18B20实现9～12位的温度读数,其温度测量范围在-55℃～+125℃,其中- 10℃～+ 85℃其测温准确度误差可控制在0.5℃。
相比其他温度测量元件,DS18B20的小体积、低功耗、强大的抗干扰能力、易连接微处理器等优势十分突出,其测量温度时无需其他硬件,仅需一根I/O口线即可实现与单片机的信息交换,其工作电源既可远端引入,也可采用寄生电源的方式而无需额外电源,可通过数据总线向其提供读写及温度转换功率等,大大简化了电路设计。
此外,每片DS18B20均设置对应的产品序列号,该序列号存放于其内部ROM中,由于DS18B20的序列号具有唯一性,单片机在识别序列号时通过简单的协议即可实现,正是其这一特点使得多个DS18B20可挂接于同一条单线总线,不仅占据较少微处理器的端口,而且可减少引线及逻辑电路的应用,在多点温度测控系统的应用中具有较大优势。
2 DS18B20温度测量原理达拉斯公司将其特有的温度测量技术融入到DS18B20中,其内部具有低温度系数振荡器及高温度系数振荡器,应用过程中该低温振荡器可产生频率信号f,而被测温度会将高温度系数振荡器转换成频率信号f,DS18B20计数门的开通时间由高温系数振荡器来决定,计数门打开时DS18B20对f计数;测温过程中频率会存在非线性,DS18B20内部设置为斜率累加器用于补偿频率的非线性。
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基于DS18B20单总线数字温度计的设计与实现黄河，李晓，刘学瑞，黄艳秋中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州 (211008)E-mail：yellowriver_cs@摘要：文章介绍了一种基于51单片机AT89S52与数字温度传感器DS18B20进行温度测量的单总线数字温度计的设计与实现，包括温度传感器芯片的选取、接口电路的设计，以及温度信息采集和数据传输的软件设计。
最终实现单总线器件DS18B20数字温度传感器与51单片机组成的测温系统。
该系统具有线路简单、精度较高和温度超限报警等特点，而且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此特别适合构成多点温度测控系统。
关键词：数字温度计；温度传感器DS18B20；单总线技术中图分类号：TP212.91．引言温度作为一种最基本的环境条件参数，与工业、农业、养殖业的生产以及医学乃至人们的日常生活都是紧密相关的。
因此，对于温度的测量方法与测温装置的研究就凸显得非常重要。
由单片机与温度传感器构成的测温系统可广泛应用于很多领域。
本文通过对单总线数字集成温度传感器DS18B20的特点、工作原理和使用方法的讨论，结合对单片机AT89S52的编程实现温度的采集。
大多单片机接口输入的信号是数字信号，或带有A/D转换的高端单片机也可以输入模拟信号。
由单片机获取非电信号的温度信息，必须通过温度传感器。
传统的温度测量多以热敏电阻作为温度传感器。
但是，热敏电阻的可靠性较差、测量温度精度低，而且还需经A/D 转换成数字信号后才能由单片机进行处理。
因此，使用数字温度传感器可简化硬件设计、方便单片机读取数据、节约成本。
设计单片机数字温度计需要考虑以下3个方面：(1)温度传感器芯片的选择；(2)单片机和温度传感器的接口电路设计；(3)控制温度传感器实现温度信息采集以及数据传输的软件[1]。
2．温度传感器DS18B20简介DS18B20是美国达拉斯(Dallas)公司的单线数字温度传感器芯片，与传统的热敏电阻不同，DSl8B20可直接将被测温度转换为串行数字信号,供单片机处理。
通过对DSl8B20编程可以实现9~12位的温度读数，并可分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量。
其测温范围－55℃~＋125℃，最大分辨率为0.0625℃，在－10℃~＋85℃范围内其测温准确度为±0.5℃。
DS18B20具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、易与微处理器连结等特点，而且它无需任何外围硬件即可方便地进行温度测量，与单片机交换信息仅需要一根I/O口线，其读写及温度转换的功率也可来源于数据总线，而无需额外电源。
另外，每片DSl8B20都设有唯一的产品序列号，存放在它的内部ROM中，单片机通过简单的协议就能识别这个序列号。
因此，多个DSl8B20可以挂接于同一条单线总线上，特别适合构成多点温度测控系统。
2.1 DS18B20性能特点(1)独特的单线接口，仅需1个I/O口引脚即可通信，无需变换其它电路，直接输出被测温度值的数字信号；(2)多点(multidrop)能力使分布式温度检测应用得以简化；(3)不需要外部元件；(4)既可用数据线供电，也可采用外部电源供电；(5)零待机功耗，不需备份电源；(6)测量范围为－55~+125℃，固有测温分辨率为0.5℃；(7)通过编程可实现9~12位的数字读数方式；(8)温度数字量转换时间200ms(典型值)；(9)用户可定义非易失性的温度告警设置； (10)警告搜索命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度警告情况)；(11)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[2]。
2.2 预处理DS18B20采用3脚TO-92封装或8脚SOIC 封装，其外部形状及管脚图如图1所示。
图中GND ①为地，DQ ②为数据输入/输出端，该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平，③可选用的VDD 引脚，不用时应接地。
SOIC 封装的NC 为空引脚。
图1 DS18B20两种封装管脚图 2.3 DS18B20温度测量原理DS18B20测量温度使用了DALLAS 特有的温度测量技术。
DS18B20内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f 。
当计数门打开时，DS18B20对f0计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。
芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以补偿。
测量结果暂存于温度寄存器中，用单片机可以方便地将其读出来[3]。
2.4告警信号运用在DSl8B20完成温度变换之后，温度值与储存在TH 和TL 内的告警触发值进行比较。
由于是8位寄存器，所以9~12位在比较时忽略。
TH 或TL 的最高位直接对应于16位温度寄存器的符号位。
如果温度测量的结果高于TH 或低于TL ，那么器件内告警标志将置位，每次温度测量都会更新此标志。
只要告警标志置位，DSl8B20就将响应告警搜索命令，这也就允许单线上多个DSl8B20同时进行温度测量，即使某处温度越限，也可以识别出正在告警的器件[1]。
2.5单总线(single-bus)技术目前，微机和外设之间数据传输的串行总线常用的有I2C总线、SPI总线等。
其中，I2C 总线采用同步串行两线(一根时钟线、一根数据线)方式，而SPI总线采用同步串行三线(一根时钟线、一根输入线、一根数据输出线)方式。
美国达拉斯半导体公司推出了一项特有的单线(single-bus)技术。
该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的。
这种单线技术具有线路简单、便于扩展的优点。
单线技术适用于单主机系统，单主机能够控制一个或多个从机设备，它们之间的数据交换、控制都由这根线来完成。
主机和从机之间的通信主要分为3个步骤：初始化单线器件、识别单线器件和单线数据传输。
由于只有一根线通信，所以它们必须是严格的主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，主机访问每个单线器件必须严格遵循单线命令序列，如果命令序列混乱，单线器件将不会响应主机[1]。
3．数字温度计硬件电路设计3.1系统硬件组成基于DS18B20构成的单总线数字温度计主要由单总线数字温度传感器DS18B20、单片机AT89S52、显示模块和电源模块等4部分组成，如图2所示。
该测温系统的主要技术指标为：测量范围/℃：－55.0~+125.0测量精度/℃：0.5、0.25、0.125和0.0625(四档可通过软件设定寄存器改变)反应时间/s：≤1.5该系统采用的是美国DALLAS公司的单线数字温度传感器DS18B20作为温度传感器，ATMEL公司的单片机AT89S52作为处理器，配以四位共阳数码管或LCD1602液晶显示模块和发光二极管作为温度控制输出单元。
整个系统力求结构紧凑，功能完善。
系统工作原理如下：DS18B20进行现场温度测量后将测量数据送入AT89S52的P1.0口；经单片机处理后显示温度值，并与设定的报警温度上限值比较。
若高于设定上限值，发光二极管闪烁，蜂鸣器报警。
系统主要电路图如图3所示。
图3 基于DS18B20的单总线数字温度计电路原理图3.2 DS18B20与单片机接口的设计DS18B20与单片机的硬件连接有两种方法：一是Vcc接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；二是用寄生电源供电，此时UDD和GND接地，I/O接单片机I/O。
无论是哪种供电方式，I/O口线都要接4.7kΩ左右的上拉电阻。
图4给出了DS18B20与微处理器的典型连接。
图4(a)中，DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GNG端均接地，图4(b)中，DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3~5.5V电源供电。
本系统采用图4(b)所示接线方式，即外接电源工作方式。
系统最终连接实物图如图5所示。
图4 DS18B2与微处理器的两种接口连接图5 基于DS18B20的单总线数字温度计(自行设计PCB板)实物图4．软件设计DSl8B20是单线器件，要在一根数据线上实现数据的双向传输，需要一定的协议来实现读写数据的严格时序要求。
而AT89S52单片机并不支持单总线传输，必须采用软件的方法来模拟单线的协议时序。
4.1 DSl8B20的单线协议和命令主机操作单线器件DSl8B20遵循下面的顺序：初始化，主机通过拉低单线480µs以上，产生复位脉冲，然后释放该线，进入Rx接收模式。
主机释放总线时，会产生一个上升沿。
单线器件DSl8B20检测到该上升沿后，延时15~60µs，通过拉低总线60~240µs来产生应答脉冲。
主机接收到从机的应答脉冲后，说明有单线器件在线。
ROM操作命令：一旦总线主机检测到应答脉冲，便可以发起ROM操作命令。
内存操作命令：在成功执行了ROM操作命令之后，才可以使用内存操作命令。
数据处理：DSl8B20有严格的时序来保证数据的完整性。
在单线DQ上，存在复位脉冲、应答各脉冲、写“0”、写“l”、读“0”和读“1”几种信号类型[1]。
4.2 程序流程单片机实现温度转换读取温度数值程序的流程如图6所示。
图6 单片机实现温度转换读取温度数值程序流程5．总结单片机数字温度计充分利用了DS18B20和AT89S52硬件结构的简洁性，使用4位7段数码管显示，方便实用。
根据实际需要，还可以用LCD作为显示器件，也可以构成分布式温度测控系统。
该设计扩展方便，但硬件结构上的简单是以牺牲软件为代价的，编程时应特别注意DS18B20的工作时序。
最终设计实现的数字温度计具有线路简单、精度较高和温度超限报警等特点，而且可以在一根通信线上挂接多个DS18B20，特别适合构成多点温度测控系统。
参考文献[1]张越,张炎,赵延军.基于DS18B20温度传感器的数字温度计[J].微电子学,2007,(5):709-711.[2]陶冶,袁永超,罗平.基于DS18B20的单片机温度测量系统[J].农机化研究,2007,(10):160-164.[3]徐华英,徐秋华,赵莉,陈琪.用DS18B20和单片机构成的最小测温系统[J].测量与控制,2003,(6):61.Design and Implementation of Single-Wire DigitalThermometer Based on DS18B20Huang He, Li Xiao, Liu Xuerui, Huang YanqiuSchool of Information and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology,Xuzhou (211008)AbstractThis paper presents the design and implementation of a single-bus digital thermometer based on 51 MCU AT89S52 and Digital Temperature Sensor DS18B20，including the selection of the temperature sensor chip and the design of the interface circuit，and achieving the collection of the temperature information and the software design of the data transmission. At last，it realize the temperature measurement system consisting of a single bus device DS18B20 and 51 MCU，which has the features for simple circuit and high accuracy and alarm for temperature beyond and so on, but also in a communication line, it could connect multiple DS18B20, therefore it is especially suitable for the constitution of the multi-point temperature measurement and control system.Keywords：Digital Thermometer；Temperature Sensor DS18B20；Single-Bus Technology作者简介：黄河，男，1987年生，湖南湘潭人，硕士研究生，研究方向：嵌入式系统；李晓，女，1987年生，江苏南通人，硕士研究生，研究方向：电路与系统；刘学瑞，男，1989年生，江苏灌云人，硕士研究生，研究方向：现代通信技术；黄艳秋，女，1987年生，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向：通信工程。