图4-1 DS18B20两种封装
GND：芯片的输入电源的负极 DQ：它是信号的输入输出脚
VDD：芯片的输入电源的正极 NC：这是空引脚
4、DS18B20与单片机硬件连接
我们在前面也描述过温度传感器的特性，它具有单总线的特点，它的单总线技术是采用了单条信号线，既可传输时钟，又可传输数据，而且数据传输是双向的。与单片机与外设之间进行串行传输的串行总线I2C、SPI和SCI总线相比，它的线路更加简单，硬件少了很多外围器件，成本相对低了很多，总线扩展和维护方便。
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图4-2 DS18B20与微处理器典型连接电路
从上图可以看得出，微控制器可以是单片机，从机可以是单总线器件，它们之间的数据传输是通过一条信号线。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从机设备时，系统则按多节点系统操作。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其他设备使用总线。单总线通常要求外接一个约为5K的上拉电阻。本毕业设计单片机只是与一个DS18B20通信，如果要控制多个DS18B20进行温度采集，只要将所有DS18B20的I/O口全部接到一起就可以了。具体操作时，可以通过读取每个DS18B20内部芯片的序列号来识别。
5、工作原理
我们要向利用单片机要读取出DS18B20的温度值数据，那么首先得要知道如何去控制DS18B20的指令，下面就简述这些指令。
（1）33H：读ROM，读取DS18B20温度传感器ROM中的编码（64位地址） （2）55H：匹配ROM。发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单总线上与该编码相对应的DS18B20并使之做出响应，为下一步对该DS18B20的读/写作准备。 （3）F0H：搜索ROM。用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数，识别64位ROM地址，为操作各器件做好准备。
（4）CCH：跳过ROM。忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发温度转换命令，使用与一个从机工作。
（5）ECH：告警搜索命令。执行后只有温度超过设定值上限或下限的，芯片才做
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出响应。
ROM的作用就可以分别出不同的DS18B20，这样在一条总线上挂接多个DS18B20，单片机也可以轻易分别出来。当主机需要对众多在线DS18B20中的某一个进行操作时，主机应先逐个与DS18B20挂接，读出其序列号。然后再将所有的DS18B20挂接到总线上，单片机发出匹配ROM命令，紧接着主机提供的64位序列号之后的操作就是针对该DS18B20。
本毕业设计只对一个DS18B20进行操作，所以就不需要读取ROM编码和匹配了，直接跳过ROM命令，就可以进行温度转换和读取。其操作如下：
（1）44H--温度转换。启动DS18B20进行温度转换，结果存入9字节的RAM中。 （2）BEH--读暂存器。读内部RAM中9字节的温度数据。
（3）4EH--写暂存器。发出向内部RAM的第2,3字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节数据。其他指令在这里就不做详细介绍。
DS18B20在出厂时都是默认配置为12位的，其中最高位为符号位，也就是温度值共11位，单片机在读数据时，一次会读两字节共16位，读完后将低11位的二进制数转化为十进制数后再乘以0.0625便为所测的实际温度值。另外，还需要判断温度的正负。前5个字符为符号位，这5位同时变化，我们只需要判断11位就可以了。前5位为1时，读取的温度为负值，且测到的数值需要取反加1再乘以0.0625才得到实际温度值。前5位为0时，读取温度位为正值，只需要将数值乘0.0625即可。
6、工作时序图
（1）初始化（时序图见图4-3）
图4-3初始化时序图
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① 首先将数据线置高电平1。
② 然后进行延时（尽可能短，没有严格要求）。 ③ 然后把数据线拉倒低电平0。
④ 再延时750μs(时间可以在480μs~960μs中选) ⑤ 再将数据线拉高到电平1。
⑥ 延时等待。如果初始化成功则在15~60μs内产生一个由DS18B20返回的低电平0。这个可以确定它的存在。
⑦ 假设是单片机的CPU读到数据线上的低电平后，还要进行延时，那么时间从发出高电平算起不能少于480μs。
⑧ 最后将数据线再次拉到低电平后结束。 （2）DS18B20写数据（时序图见4-4）
图4-4 DS18B20写时序图
① 首先将数据线先置低电平0。 ② 然后延时确定的时间为15μs。 ③ 再按从低位到高位的顺序来发送数据。 ④ 其中延时时间为45μs。 ⑤ 再把数据线拉倒高电平1。
⑥ 然后再重复前面五步，直到发送完整一个字节。 ⑦ 最后将数据线拉高到1。 （3）DS18B20读数据（时序图见4-5）
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图4-5 DS18B20读时序图
① 首先将数据线拉高到1。 ② 然后延时2μs。 ③ 再将数据线拉低到0.
④ 然后延时5μs。（时间大于1μs） ⑤ 再将数据线拉高到1. ⑥ 延时4μs。
⑦ 通过读数据线的状态得到下一个状态位，而且再进行数据处理。 ⑧ 延时30μs。
⑨ 重复以上所有步骤，直到读取完一个字节 4.3显示模块
在显示模块中，温度的显示采用三个共阴数单位码管显示。现在简单介绍下共阴数码管的原理：共阴数码管的内部就是8个发光二极管的阴极连接在一起，而8个阳极是相互独立的。对于共阴数码管来说，通常设计电路都是阴极接地。当我们要显示什么数时，只要按照共阴数码管编码表，对单片机相应的I/O口赋值就可以显示相应的数字。
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