3.DS18B20的主要特性

　　(1)适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

　　(2)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

　　(3)DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

　　(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

　　(5)温范围-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

　　(6)可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

　　(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

　　(8)测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

　　(9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

　　4.DS18B20的外形和内部结构

　　DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图1:

　　5.DS18B20引脚定义：

　　(1)DQ为数字信号输入/输出端;

　　(2)GND为电源地;

(3)VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。

　　6、DS18B20工作原理

　　DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

　　7 DS18B20内部结构

64 位 ROM 和 单 线 接 口

存储器和控制器

温度传感器

高温触发器TH

低温触发器TL

配置寄存器

高速 缓存 存储器

8位CRC生成器

电源检测

　　8.DS18B20有4个主要的数据部件：

　　(1)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位(28H)是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目

　　(2)DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。

　　表1: DS18B20温度值格式表

　　这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。

　　例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。

　　表2: DS18B20温度数据表

　　3.3液晶显示模块

　　本系统采用LCD显示器，LCD是一种利用液晶扭曲/向列效应制成的新型显示器，它具有功耗极地、体积小、抗干扰能力强、价格廉等，目前广泛应用在各种显示领域，尤其在袖珍仪表和底功耗应用系统中。LCD可分为段位式、字符式和点阵式三种。

　　3.3.1LCD结构原理

　　LCD是借助外界光线照射液晶材料而实现的被动显示器件。液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相，在一定的温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性。

　　3.4AT89C52单片机介绍

　　在分布式温度控制系统中，单片机是其核心部分，因此在硬件设计时首先要考虑单片机的选择，然后再确定与之配套的外围芯片。在选择单片机时，要考虑的因素有字长、寻址能力、指令系统、执行速度、中断能力以及市场对该种单片机的软、硬件支持状况等。

　　AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容

　　在众多的单片机系列中，AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系列可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适用于常规编程。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超高效的解决方案。

　　经过各方面的综合考虑后，本设计选用美国ATMEL公司MCS-51系列的AT80C52单片机。单片机是分布式温度控制系统的信息处理核心，完成自动检测、采样通道选择、信号分析处理、自动报警等多种功能。

　　AT89C52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，3个16位定时器/计数器，一个响亮2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。故此选用AT89C52单片机。

　　3.3.1 AT89C52单片机

　　AT89C52单片机的硬件结构

　　如图3-1所示，为AT89C52的硬件结构图。AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片机的构成基本相同。CPU是由运算器和控制器所构成的。运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。控制器是单片机的指挥控制部件，主要任务的识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。它的程序存储器为8K字节可重擦写Flash闪速存储器，闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为256字节RAM。AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容。

CPU

串行通讯口

RAM

输入输出接口

计数器

定时器

时钟

FLASH

　　图 3-1 单片机89C52结构框图

　　3.3.2 主要性能参数8K字节可重擦写Flash闪速存储器.

　　(1)1000次可擦写周

　　(2)全静态操作：0Hz-24MHz.

　　(3)三级加密程序存储器.56×8字节内部RAM.

　　(4)32个可编程I/O口线.

　　(5)3个16位定时/计数器.

　　(6)8个中断源.可编程串行UART通道.

　　(7)功耗空闲和掉电模式

　　图 3-2 AT89C52外部引脚图

　　3.3.3 .AT89C52管脚说明

　　VCC：电

　　GND：接地

　　P0口：P0口是一个8位漏级开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0口端口写“1”时，引脚作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

　　在flash编程时，P0口也用来接受指令字节：在程序效验时，输出指令字节。程序效验时，需要外部上拉电阻。

　　P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位是双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电平。对P1口写“1”时，内部上拉电阻的原因，将输出电流ILL。

　　此外，与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和输出(P1.1/T2EX)，具体如下表所示。

　　表 3.1 P1.0和P1.1的第二功能

引脚号	功能特性
P1.0	T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出
P1.1	T2EX定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制

　　在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

　　P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑电平。对P2口写“1”时，通过内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。

　　在访问外部好曾许存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口接收低8位地址字节和一些控制信号。

　　P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑电平。对P3口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入端口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。P3口除了作为一般、的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如下表所示。

　　表 3.2 P3口引脚第二功能

引脚号	第二功能
P3.0	RXD（串行输入）
P3.1	TXD（串行输出）
P3.2	INT0（外部中断0）
P3.3	INT1（外部中断1）
P3.4	T0（定时器0外部输入）
P3.5	T1（定时器1外部输入）
P3.6	WR（外部数据存储器写选通）
P3.7	RD（外部数据存储器读选通）

　　在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

　　RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期以高电平将使用单片机复位。

ALE/：地址锁存器控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚()也使用作编程输入脉冲。

　　在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 ：外部程序储存器选通信号()是外部程序存储器选通信号。当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据储存器时，将不被激活。 ：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H—FFFFH的外部程序存储器读取指令，端必须保持低电平(接地)。为了执行内部程序指令，应该接VCC。 在flash编程期间，也接受12伏VPP电压。

　　XTA L1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

　　XTA L2：振荡器反相放大器的输出端。

　　3.3.4存储器结构

　　MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。

　　1. 程序存储器

　　如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。

　　对于89C52，如果EA接VCC，程序先从内部存储器(地址为0000H~1FFFFH)开始，接着从外部寻址，寻址范围为：2000H~FFFFH。