基于单片机的温度测量系统
DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。
低温触发器 图3-4 DS18B20内部结构框图 64 位 ROM 和 单 线 接 口 存储器与控制逻辑 高速缓存 温度传感器 8位CRC发生器 配置寄存器 高温触发器
DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
其具有9条特点：
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。
（2）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。 （3）零待机功耗。
（4）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
（5）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。 （6）用户可定义报警设置。
（7）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度的器件。
（8）结果直接输出数字温度信号，以\一线总线\串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。
DS18B20作为新型的器件，能够方便的和中心处理器进行连接，并具有很大的扩展空间。温度范围较广，使得整体的测温范围能大幅度的上升，零待机消耗更是起到了节能的作用。利用用户能自定义报警设置这一特点，能够在实现报警功能上得到很大的便利，同时极强的抗干扰性能使得温度的检测更加准确，作为温度计最基本的要求，准确必须满足。这些好处使得DS18B20最终被选择。
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3.2.2 DS18B20的测温原理
DS18B20的测温原理如图3-5所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。
首先用DS1820提供的读暂存寄存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度整数部分T整数，然后再用BEH指令读取计数器1的计数剩余值M剩余和每度计数值M每度，考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度T实际可用下式计算得到：T实际=(T整数－0.25℃)+(M每度－M剩余)/M每度。
高温度系数晶振 计数器 2 温度寄存器 低温度系数晶振 计数器 1 预置 =0 预置 斜率累加器 比较 =0 图3-5 DS18B20测温原理图
3.3 显示器的选择
由于设计中要求显示测试温度，因此显示屏首先要能够一次性容纳这些字符。工作电压不能太高，与单片机的连接方式需要简单，显示准确。本设计中采用的是四位共阴极LED液晶屏能够很好的满足这些要求。
LED（发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不
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同色彩的可见光来。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 -20mA之间较为合适。LED显示器有多种结构形式，单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态，8段LED可以显示各种数字和字符，所以也称为LED数码管，这里我们使用8段LED液晶屏。
一个8段LED显示器的结构是由8个发光二极管组成，各段依次记为a、b、c、d、e、f、g、dp ，其中dp表示小数点（不带小数点的称为7段LED）。8段LED显示器有共阴极和共阳极两种结构。
8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示0~9、A~F等十六进制数。显然，将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连，控制输出的数据就可以使LED显示不同的字符。通常把控制LED数码管发光显示字符的8位字节数据称为段选码或者字符译码，如图3-6所示。
图3-6 8段LED液晶屏引脚
共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
LED液晶屏的价格便宜使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等绝大多数热水器用的都是数码管。其优点是直观，成本低。缺点是只能显示测量点温度值和有限的符号，电路复杂。
3.4 蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，广泛应用与计算机、打印机、报警器、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S52单片机通过一个三极管PN5138来放大驱动蜂鸣器，原理图见图3-4：
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图3-4 驱动蜂鸣器原理图
3.5 排阻
排阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚。排阻一般应用在数字电路上，比如：作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。
本系统中因选用共阴极LED数码管，需高电平有效。必须用上拉电阻提供电流才能产生高电平，且排阻可减小P0口电流大小，保护P0口。本系统选用respack-8排阻。
图3-5排阻respack-8
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4 电路原理
整个设计的电路包括了单片机电路、温度采集电路、温度显示电路、温度上下限设置电路和温度过限报警电路五部分电路组成。
4.1单片机电路
单片机电路由晶振电路、复位电路、电源和AT89S52单片机组成。如图4-1所示。
图4-1 单片机电路
4.1.1 晶振电路
晶振电路和复位电路与单片机连接构成最小系统电路，如何选取合适的引脚，选取何种连接方式都至关重要。因此需要了解AT89S52的引脚特点
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