福建信息职业技术学院毕业实习（论文）
传感器，与传统的热敏电阻等元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。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3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。其性能特点可归纳如下：
1.独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
2.测温范围在-55℃到125℃，分辨率最大可达0.0625℃； 3.采用了3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路； 4.零待机功耗；
5.可通过数据线供电，电压范围在3.0V-5.5V； 6.用户可定义的非易失性温度报警设置；
7.报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 8.负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热烧毁，只是不能正常工作。 2.DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图5所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图5中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
斜率累加器 预置 计数比较器 LSB 预置 位置/清除 增加 减到温度寄存停止 低温度系数晶振 计数器1 高温度系数晶振
计数器2 减到
图8 DS18B20测温原
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系统硬件的设计
3.3.2 DS18B20接口电路设计
如6图所示，该系统中采用数字式温度传感器DS18B20，具有测量精度高，电路连接简单特点，此类传感器仅需要一条数据线进行数据传输，用P3.7与DS18B20的DQ口连接，Vcc接电源，GND接地。DS18B20的工作电流约为1mA，VCC一般为5V，则电阻R=5V/1mA=5KΩ，目前用的电阻一般不是可调电阻，只是固定阻值，市场上有的就那么几个型号。其中DS18B20接有电源，则需要一个上拉即可稳定的工作。这个电阻通常比较大，我们选择10K电阻的来起到上拉作用，使之为高电平，使后续电路U3保护。 ds18b20GNDDQVCCVCCP23123R510k
图9 温度传感器DS18B20接口
3.3.3 DS18B20的工作时序 1、复位时序图
图10 复位时序图
1、读时序图
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图11 读时序图
3、写时序图
图12 写时序图
3、工作时序 1）总线时序
图13 总线时序
2）写周期时序
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系统硬件的设计
图14 写周期时序
3）起始/停止时序
图15 起始/停止时序
4）应答时序
图16 应答时序
5）立即地址读时
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图17 立即地址读时序
3.4 LCD显示模块
3.4.1 LCD1602的特性及使用说明
1 LCD1602的接口信号说明如表3
表3 LCD1602的接口信号 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 功能说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据/命令选择端
（H/L）
读/写选择端（H/L）
使能信号 DATA I/O DATA I/O 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 引脚符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 功能说明 DATA I/O DATA I/O DATA I/O DATA I/O DATA I/O DATA I/O 背光正极 背光负极 2 基本操作时序如下： 1）读状态：RS=L，RW=H，E=H
2）写指令：RS=L，RW=L，D0～D7=指令码，E=高脉冲 3）读数据：RS=H，RW=H，E=H
4）写数据：RS=H，RW=L，D0～D7=数据，E=高脉冲 3 初始化设置
1）显示模式设置如表5：
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