基于DS18B20的数字温度计的设计与实现
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作者简介：杨辉（1989-），男，广东湛江人氏，现就读于中山大学新华学院电子信息科学与技术专业，主攻C语言编程及程序设计，对单片机功能开发、系统智能化等项目均有研究经验
摘 要：针对市面上的数字温度计造价高，功能单一，操作复杂等弊端，本设计采用单片机AT89C52作为核心元件，利用DS18S20及其他的硬件电路完成对环境温度的实时检测及显示。较之传统的数字温度计，该设计由软件与硬件电路配合实现了高精度、广范围的温度检测，并且支持多点测温，智能显示等功能，而且电路简单，操作方便，造价适中，具有较高的实用价值。
关键词：单片机；ds18b20；多点测温；温度检测
与传统的测温元件热电偶和热电阻相比，热电偶和热电阻测出的数据一般都是电压值，再转换成对应的温度，因而需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试繁琐，制作成本高。而现代数字测温元件DS18B20以其超小的体积，超低的硬件开销，抗干扰能力强，精度高，附加能力强等优势，成为学习单片机技术和开发温度相关产品的不二之选。
由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20用严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。协议规定，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作，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。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。DS18B20的数据读写时通过时间间隙处理位和命令字来确认信息交换。
1延时子程序
#include //这个头文件包涵了对_nop_() 的定义
void DelayX0us(unsigned char n){ while (n--){ _nop_();_nop_();}}
延时时间=n*（2+1+1+2+1+1+2）+2≈10*n
2复位脉冲与存在脉冲
单总线上的所有处理均从初始化（复位）开始。
#include //这个头文件包含了对P端口以及CY的定义
sbit DQ = P3^7; //DS18B20的数据口位P3.7
Void DS18B20_Reset ()
{ CY = 1;
While (CY)
{ DQ = 0; //发出低电平复位信号
DelayX0us(48); //延时至少480us
DQ = 1; //释放总线并进入接收状态
DelayX0us(6); //等待60us
CY = DQ;
//检测存在脉冲，如果为0，则说明设备存在，否则继续循环。
DelayX0us(42); //等待设备释放I/O线（480-60）us
3写数据
向DS18B20写入某字节的时候，先要写入该字节的最低位，然后依次一位一位地写入，最后写入该字节的最高位。该子程序将DATA 中的数据写入DS18B20。
4读数据
DS18B20的某字节在被读取的时候，DS18B20会先在总线输出该字节的最低位，然后依次一位一位地在总线中输出，最后输出该字节的最高位。该子程序将读得的位存到 DATA 中。
5 多路测量
DS18B20的“一线总线”特点不但体现在命令指令输入和数字数据输出能在同一总线上实现，而且还可以实现多个DS18B20 数据总线使用同一条数据线。
在本设计中，充分考虑了各种客观因素和条件以后，笔者事先将每个DS18B20的序列号分别检测出来并存到程序空间中，从而跳过复杂的序列号搜索过程，大大简化了测温过程。这种做法只适合于使用传感器数量较少的场合，否则系统维护和程序空间消耗会成为应用瓶颈。
6温度测量
在本设计中先跳过 ROM ，即是启动所有 DS18B20 进行温度测量，温度测量完成之后，通过匹配 ROM ,再逐一地读取每个 DS18B20 的温度数据。这样可以将测量需要的时间缩减到最少。
7温度读取
设备复位 ――发送ROM进行选择――发送需要验证的ROM――发送读暂存存储器命令――读温度低字节LSB――读温度高字节MSB――设备复位，中止读取。
8温度的处理
该子函数重点实现温度的处理功能，并返回所测温度值绝对值的百倍数值。
unsigned int do_temperatuer (TPH,TPL) // TPH,TPL分别代表温度值的高、低字节
{ unsigned char FLAG; // FLAG=1,则温度为负；FLAG=0,则温度为正
float tt; Char i; unsigned int temp; unsigned char A；
temp = TPH; //先把高八位有效数据赋于temp
temp
temp = temp|TPL;
//两字节合成一个整型变量，temp就是实际测量获得的温度
A= TPH & 128; //128=80H，只保留第一位，是符号位。
if (A) FLAG=1 ; //全局变量FLAG=1,则温度为负
else FLAG=0; //全局变量FLAG=0,则温度为正
if (FLAG)
{temp = ~ temp;
temp = temp+1;} //如果温度为负值，通过反码求出原码
tt = temp*0.0625; //得到真实十进制温度值
temp = tt*100+0.5; return temp;｝
因为12位转化是每一位的精度为0.0625度，所以读回数据的最低位代表的是0.0625度。但是从实际出发，我们不需要显示4位小数，只需要保留2位小数。所以我们可以将实际测得的温度放大一百倍，再加上0.5，然后取整，得到的结果就是实际测得的温度四舍五入保留两位小数，再放大一百倍的数值。
小结：本设计使用的测温元件DS18B20只在一根I/O线上读写数据，因此在电路结构上比传统的电子测温仪器大为优化，本设计基本实现了预期的效果，在功能和实用性上面，都比传统电子测温仪得到更好的发展。如果根据实际情况，配合其他的操作部件加以改进，其商业价值和实用价值将会得到更大的发挥。（作者单位;：中山大学新华学院）