DS18B20型数字温度传感器在烟叶烤房监测仪中的应用

　　1 引言

　　近年来，随着我国烟叶生产水平的提高，烟叶烘烤过程成为制约烟叶质量的关键因素。传统的人工长期监守、利用干湿球玻璃温度计采集数据的方式，劳动强度大，操作规程复杂，与现代化的烤房设施不相适应。目前推广应用的许多智能烟叶烤房监测仪多采用电阻式温度传感器，测量精度低，需要A/D转换，电路复杂，离散性大，温度反应缓慢。为此，设计的烟叶烤房监测仪采用DS18B20型数字式温度传感器作为温度采集单元，较好地解决了上述问题。

　　DS18B20是由Dallas半导体公司生产的“一线总线”接口的温度传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新概念，DS18B20的测温范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃的范围内，精度为±0.5℃，现场温度可直接通过“一线总线”以数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20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。它工作在3V～5.5V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

　　2 DS18B20的内部结构

　　DS18B20的内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的封装形式及引脚排列如图2所示，其中DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端(采用寄生电源供电方式时接地)。

　　ROM中的64位序列号是出厂前被光记得好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排列是：前8位是产品家族码，接着48位是DS18B20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)。ROM作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可实现一根总线上挂接多个。DS18B20采用单总线工作方式，由于所有信号(控制和数据)都通过单总线传输，因此总线的时序逻辑必须非常严格，其工作时序如图3所示。

　　DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，并用16位符号扩展的二进制补码形式输出温度值，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。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。

　　3 硬件设计

　　图4给出基于AT89C52型单片机和DS18B20的烟叶烤房监测系统的硬件连接图。图中DS18B20采用外接电源工作方式，VCC端用3V～5.5V电源供电。本系统选用AT89C52作为CPU。AT89C52是一种低功耗、高性能，片内带4kB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，与MCS-51型微控制器产品系列兼容，使用高密度、非易失存储技术制造，不需扩展即能满足要求。