### 基于DS18B20的温度控制系统知识点详解
#### 一、DS18B20概述
**DS18B20**是一款先进的数字温度传感器，具有单线通信接口，使得其能够在非常简单的硬件配置下实现温度测量功能。这款传感器由Dallas Semiconductor生产，因其体积小、精度高、成本低廉而被广泛应用于各种工业和民用领域。
**特点**：
- **64位ROM**: 每个DS18B20都有一个唯一的64位序列号，这使得多个DS18B20可以在同一总线上工作而不相互干扰。
- **单线接口**: DS18B20只需要一条数据线进行通信，简化了系统设计，降低了成本。
- **温度范围广**: 支持-55°C到+125°C的温度范围。
- **高精度**: 在-10°C至+85°C范围内精度可达±0.5°C。
- **非易失性温度报警触发器TH和TL**: 用于设置高温和低温报警阈值。
#### 二、DS18B20的工作原理
**温度测量原理**：
DS18B20内部有两个振荡器——低温度系数振荡器和高温度系数振荡器。这两个振荡器的频率会随着温度的变化而变化，从而可以通过测量振荡器的频率来确定温度。具体而言，低温度系数振荡器在一个高温度系数振荡器产生的门周期内进行计数。计数初值被预置在-55°C相对的基数值，随着温度的升高，计数值逐渐减小，直至为零，这时温度寄存器的值会增加1。重复这个过程，直到高温度系数振荡器门周期结束为止，最终温度寄存器中的值即为实际测量的温度值。
**单线接口协议**：
DS18B20的单线接口协议规定了一系列命令，用于初始化通信、复位、读写操作等。这些命令包括但不限于复位命令、跳过ROM命令、读ROM命令、写暂存器命令、启动温度转换命令等。
#### 三、基于DS18B20的温度控制系统设计
**系统架构**：
该系统主要由以下部分组成：
- **DS18B20温度传感器**: 负责测量直流稳压电源的温度。
- **C8051F020单片机**: 作为控制核心，接收来自DS18B20的数据，并根据温度情况执行相应的控制指令。
- **直流电机和风扇**: 当温度超过设定值时，由C8051F020控制电机启动风扇进行散热。
- **MAX7219数码显示芯片**: 实时显示当前温度。
**工作流程**：
1. **温度采集**：DS18B20对直流电源进行三点测温，获取温度数据。
2. **数据处理**：C8051F020读取DS18B20的数据，并根据设定的温度阈值判断是否需要采取措施。
3. **温度控制**：如果温度超过设定值，C8051F020将发送控制指令启动电机，带动风扇运转，以降低电源温度；反之，则停止电机运转。
4. **温度显示**：MAX7219负责实时显示当前的温度值。
#### 四、C8051F020单片机介绍
**C8051F020**是一款高性能的混合信号单片机，集成了多种模拟和数字外设，如ADC、DAC、定时器/计数器等，非常适合于数据采集和控制系统的设计。
**特点**：
- **集成度高**: 内置多种模拟和数字外设，减少了外部组件的需求。
- **高速处理能力**: 提供高速的运算处理能力，适合于复杂的控制算法。
- **易于编程**: 支持C语言编程，方便开发人员快速上手。
#### 五、结论
基于DS18B20的温度控制系统是一种简单有效的方法，能够准确地监控直流稳压电源的温度，并通过C8051F020单片机实现智能的温度控制。这种系统不仅能够提高电源的可靠性和稳定性，还能够减少因过热导致的故障和损失。此外，通过使用低成本且易于集成的组件，该系统还具有良好的经济性和实用性。
