摘要：针对狭窄空间的轧钢机轴承的温度测量，设计一种基于温度传感器DS18B20的数字温度计，阐明了使用温度传感器DS18B20的必然性，简要介绍并给出了硬件电路和软件设计构思，通过现场实测，突破了传统温度传感器的应用，达到了预期效果。
关键词：单总线数字温度传感器，单片机，测温，控温

温度是许多监控系统中的一个重要参数。对于轧钢机轴承温度的差模电感测量与控制是非常重要的。传统的温度计测量精度低，对于正在运转的轧钢机更没有办法测量。针对大型钢铁厂急需解决轧钢机轴承温度实时有效监测的瓶颈问题，轴承测温装置就应运而生了。温度传感器是选择的关键，有的采用热电偶、铂热电阻PT100，其输出与温度一般为非线性关系，需要做线性化处理。集成温度传感器AD590解决了传统温度传感器非线性的问题，但其输出的信号为模拟量，不能与单片机直接接口。这些传感器不能用于数字化温度测控，特别是用于狭窄空间的轧钢机轴承的温度数字化测量，更是无能为力。基于温度传感器DS18B20的单总线数字温度计能满足要求。
新型数字化接口温度传感器DS18B20，是美国达拉斯公司生产的一种9位串行单总线多点温度传感器，从根本上克服了模拟传感器与单片机接口时需要A／D转换器和复杂的外围电路的弊端，由它和单片机组成的数字温度计，系统简单，仅占用单片机一个双向I／O线，可靠性高，抗干扰性强。

1 数字温度计的硬件设计
1．1 设计框图
基于数字化接口的温度传感器DS18B20的数字温度计硬件框图，如图1所示。

1．2 AT89C2051单片机
AT89C2051单片机是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，双列直插封装为20引脚，比8051单片机更加节省空间。片内含2K byt共模电感es的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 byt塑封电感器es的随机数字存储器(RAM)。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统，片内是用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大的AT89C2051单片机更多应用到高性价比的场合。AT89C2051单片机有20个引脚，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I／O引脚15根。AT89C2051单片机的引脚图如图2所示。

引脚功能简介：
(1)主电源引脚(2根)
模压电感器VCC(Pin20)：电源输入，接+5 V电源
GND(Pin10)：接地线
(2)2外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin5)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin4)：片内振荡电路的输出端
(3)3控制引脚(1根)
RST／VPP(Pin1)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位
(4)可编程输入／输出引脚(15根)
P1口：8位准双向I／O口线，P1．0～P1．7，共8根
P3口：8位准双向I／O口线，P3．0～P3．5、P3．7，共7根
1．3 温度传感器DS18B20
温度传感器在本设计中是关键器件。采用达拉斯公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，它支持单总线接口，与AT89C2051连接时仅需一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。测温范围为-55℃～+125℃，在-10℃～85℃范围内，测温误差为±0．5℃。最大特点
是支持多点组网功能。多个DS18B20并联在一条供电和数据传输线上，可实空心电感现多点测温。工作电源为+5 V，封装类似于小型三极管，特别适用于各种狭窄空间设备数字测温和控制领域。
温度传感器DS18B20主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警除法器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看做是DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。它的内部结构如图3所示。

DS18B20管脚排列如图4所示。GND为电源地，DQ为数字信号输入／输出端，VDD为外接供电电源输入端。

扁平线圈电感制造厂

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