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基于AT89C52智能温度控制器的设计 李鑫，曾光，廖荣辉 1 引言 DS18B20温度控制器是以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL公司的AT89C52为控制器制作的结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器，图1为该温度控制器在电脑机箱测温控制中的应用。 通过操作面板上的3个按钮，可以设定报警温度，进而控制机箱风扇的运转与停止。 2 DS18B20特性介绍 DS18B20是DALLAS公司的必威体育精装版单线数字温度传感器，它的体积更小、适用电压更宽、更经济，DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念，它的测量温度范围为－55～＋125，在－10～＋85范围内，精度为±0.5，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等，与前一代产品不同，新的产品支持3～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且新一代产品更便宜，体积更小，DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5。可以选择更小的封装方式，更宽的电压适用范围，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存，DS18B20的性能是新一代产品中最好的，性能价格比也非常出色，继“一线总线”的早期产品后，DS18B20开辟了温度传感器技术的新概念，DS18B20和DS18B22使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 2.1 DS18B20的内部结构 DS18B20内部结构主要由4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，配制寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，他可以看作是该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的目的。 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0.062 5/LSB形式表达，其中S为符号位。 表1是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的2个8b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，则这5位为0，只要将测到的数值乘于0.062 5即可得到实现温度，如果温度小于0，则这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.062 5即可得到实际温度。 例如：＋125的数字输出为07D0H，＋25.062 5的数字输出为0191H，－25.062 5的数字输出为FF6FH，－55的数字输出为FC90H。 2.2 DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH，TL和结构寄存器。 暂存存储器包含了8个连续字节，前2个字节是测得的温度信息，第1个字节的内容是温度的低8位，第2个字节是温度的高8位，第3个和第4个字节是TH，TL的易失性拷贝，第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这3个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第6、7、8个字节用于内部计算。第9个字节是冗余检验字节。 根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。 复位要求主CPU将数据线下拉500μs，然后释放，DS18B20收到信号后等待16－60μs左右，后发出60－240μs低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。 2.3 DS18B20使用中的注意事项 DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： （1）DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示85。 （2）在实际使用中发现，应使电源电压保持在5V左右，若电源电压过低，会使所测得的温度与实际温度出现偏高现象，经过试验发现，一般在5V左右。 （3）较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数