基于AT89C51和DS18B20的最简温度测量系统

本文介绍一种新型的可编程温度传感器DS18B20，他能代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接与单片机沟通，完成温度采集和数据处理。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 本文探讨了基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器构建的最简温度测量系统。这种系统具有简洁的结构和强大的抗干扰能力，特别适用于恶劣环境下的温度测量任务。 DS18B20是DALLAS公司生产的一种创新的可编程温度传感器，它能直接与单片机进行通信，无需额外的信号处理电路。其独特之处在于采用单总线接口，只需一个端口即可实现双向通信，大大简化了硬件连接。该传感器的工作电压范围宽泛，可以从3.0V到5.5V，并支持寄生电源模式，即使电源极性反接也不会立即损坏。DS18B20能提供9至12位的温度转换精度，但更高的分辨率会增加转换时间。它的测温范围为-55℃至+125℃，在-10℃至85℃范围内精度可达±0.5℃。每个DS18B20都有唯一的64位ID，允许在同一线路上挂载多个传感器以实现多点测温，且具有温度报警功能，当温度超出预设范围时能自动触发报警。 AT89C51是一款高性能的8位单片机，兼容MCS-51指令集，拥有32个双向I/O口、2个16位定时/计数器、1个串行中断和2个外部中断源。它可以直接驱动LED，具备低功耗模式，适用于嵌入式系统。AT89C51的内存配置包括4KB的闪存和128字节的RAM，这使得它成为构建低成本、高效能解决方案的理想选择。 DS18B20与AT89C51之间的通信协议基于严格的时序，需要精确控制总线的高低电平状态。初始化子程序（RESET）首先通过发送复位脉冲启动通信，然后读写操作（WRITE和READ）在特定的时隙内执行。写操作需要确保足够的恢复时间，读操作则要求单片机在读时隙开始后15μs内采样总线电平。在实际编程中，这些操作需要通过汇编语言实现。 基于AT89C51和DS18B20的温度测量系统简化了传统的温度检测流程，提高了系统的稳定性和精度，降低了对外部干扰的敏感性。这一方案对于需要在恶劣环境下进行精确温度监测的领域，如激光器、光纤光栅和工农业生产，具有很大的应用潜力。