基于单片机的家电热水器控制新版专业系统设计毕业设计方案.doc

南京工程学院

康尼学院

本科毕业设计（论文）

题目： 家电热水器控制系统设计

专 业： 自动化（数控技术）

班 级： 数控XX 学 号：XXXXXXXX
学生姓名： XXX
指引教师： XXX 实验师
起迄日期： XXXXXXXXXXXXX
设计地点： 实验楼 _

Graduation Design (Thesis)

Design of Microwave Oven Operating System

By
XXXXX

Supervised by
ExperimentalistXXXX

School of Automation
Nanjing Institute of Technology
June，

摘 要

随着社会发展，人类科技进步，各行各业都在使自己产品智能化、数字化，因老式热水器使用煤气或天然气对水进行燃烧加热，用手动方式调节温度，不但不可以精准拟定使用者需要水温，并且还存在一定危险性。
电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用家用电器，随着人们生活质量提高，当代家用电热水器已经摒弃了此前做法，而采用一种更加精准、安全实行方案。
C语言对单片机编程有诸多长处，例如：便于移植、句法检查时错误少、结实性好、头文献种类诸多，可以以便快捷使用各种函数等。
本文采用AT89S52单片机作为控制器，使用C语言编写程序,设计了一款智能家用电热水器。使用按键键盘输入温度，温度可以精准到0.1摄氏度，并使用LED灯显示，可以提供顾客所需温度温水。采用DS18B20采集温度，使用LED灯显示，显示出采集水温。当所需温度高于当前采集水温时，触发加热，当水温达到设定温度时，则停止加热。基本实现了智能控制功能。

核心词：单片机；C语言；采集；家用电热水器

Abstract

With the development of social and program of human technology，every trade all transfer own product into intelligence，digitize，because the water heater of old style uses gas or natural gas to heat water and manually adjust mode conditioning temperature，not only unable to sufficiently accurately recognize the user need of water temperature，but also exist some certain risk.
The electrical water heater is a kind of home appliances that bathroom，loo and kitchen can use，with raising of quality of human live，the modernistic household electrical water heater has abandonned the past way，but adopts a kind of implementation scheme of more accurate ,safety.
C language possess many merits for programming of singlechip，such as:Is easy to ransplant，having little bug when sentence construction review，fastness good，the head document type is so many that expediently quickly using various function etc.
The writer adopts an AT89S52 singlechip to be the controller and using C languages to write programming ,design a style of intelligence household electrical water heater.Use array form keyboard input temperature，the temperature can be accuratly recognized to 0.1 ℃，and use LED light display it，can provide to the warm water of temperature that user needs.Adopt DS18B20 to collect temperature，use LED light display，the accurately displays to collect water temperature.When the temperature needed higher than to collect water temperature at present，lead to heating ，when the temperature needed is lower than the collect water temperature at present，stop heating.The simply carry out intelligence control function.

Key Words： singlechip；C language；collect；household electric water heater

目录

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 选题背景及意义 1
1.3 国内外研究状况和成果 2
1.4整体设计方案 3
第二章 系统硬件设计 4
2.1单片机最小系统 4
2.1.1 AT89S52单片机 4
2.1.2 AT89S52定期器/计数器 7
2.1.3复位电路和晶振电路 8
2.2温度检测电路 9
2.2.1数字式温度传感器DS18B20 10
2.2.2 DS18B20初始化与读写操作 12
2.2.3 DS18B20指令 14
2.3键盘接口电路设计 15
2.4数码管 16
2.4.1数码管简介 16
2.4.2 数码管显示 17
2.5继电器电路 19
2.6 电源电路 19
第三章 系统软件设计 21
3.1 PROTEUS(ISIS)和KEIL简介 21
3.2程序设计 21
3.2.1主程序流程图 23
3.2.2读温度子程序流程图 24
3.2.3电加热继电器控制子程序流程图 25
3.2.4 LED显示程序流程图 26
3.2.5定期器中断流程图 26
3.2.6仿真原理图 27
3.3调试中遇到问题及解决办法 30
第四章 分析与总结 31
4.1论文总结 31
4.2可改进提高地方 31
参照文献 32
道谢 33
附录 34
程序清单 34

第一章 绪 论

1.1 引言
单片机是一种与咱们生活息息有关控制器，它存在于许多地方，例如：电子手表、掌上游戏机、数码相机、录音笔、电视机遥控器等等。单片机重要由中央解决器、内存、输入/输出设备构成，它就好像是一台小型电脑，它可以执行人们对它编写程序，从而发出各种不同控制命令，与外部电路结合后，便可以完毕各种各样功能。通过单片机人们生活将会变得更加以便、快捷。
1.2 选题背景及意义
据不完全记录，我市城乡居民家庭以电热水器为主，占总量60％以上；从前风光无限燃气热水器徐徐地黯然失色，市场份额仅剩局限性20％；新兴太阳能热水器虽然受到安装条件限制，但其安全、环保性能广受消费者青睐，发展态势迅猛，市场占有率已达到15％左右。于安全面考虑是城乡居民更多选取电热水器和太阳能热水器重要因素。时下商品房通风效果并不好，燃气产生污染无法及时消除，而电热水器和太阳能热水器则基本没有这方面忧虑。三大热水器：燃气热水器———廉颇老矣；电热水器———风头正劲；太阳能热水器———后劲十足。电热水器长处：易安装，不受天气影响，不受楼层和供水管道限制，投入小。随着技术进步和新品开发，下置式、嵌入式等各种安装形式电热水器先后上市，彻底挣脱了房间空间限制。中央供水和数码智能电热水器也已进入市场。电热水器安全问题涉及到消费者生命，又加上近些年能源危机，人们生活节奏加快，智能化电热水器越来越受到消费者青睐。在当今社会，科技日新月异，热水器技术飞速发展，越来越多科技成果被运用到热水器制造中。如今热水器产品已经绝对不是一种简朴加热器，而是科技含量高当代化家电产品。随着国内人民生活水平逐渐提高，其生活条件有了很大改进，智能化电器在人们寻常生活中占有比重越来越大，与家庭生活密切有关热水器品种层出不穷，花样翻新。正是在这样背景下，本设计选取基于AT89S52单片机家电热水器设计研究。
本选题目是基于人们对当代家庭舒服、便利、安全以及多元化信息服务需要，基于AT89S52单片机设计具备智能特性电热水器控制器。
选用AT89S52单片机作为控制芯片，就是为了实现电热水器智能化，持续稳定热水供应，自动断电安全功能，使人们洗浴时能放心享有，利于人们身体健康，其务实性能迅速满足人们对当代生活快节奏需求。
1.3 国内外研究状况和成果
据理解，热水器内胆最核心，如果内胆损坏就意味着整台机器报废。与其她家用产品不同是，电热水器没有必要频繁升级换代，出于安全性和经济性考虑，热水器耐用性才是厂商需要绞尽脑汁。对于热水器来说内胆是最核心，从一定意义来说，内胆品质就代表热水器品质。当前内胆技术纷 繁复杂，但究其本质目的都是同样：保温、耐压、不生锈、无水垢、不渗水是内胆基本规定。市场上常用类型有搪瓷内胆、不锈钢内胆、钛金内胆、金圭内胆等，搪瓷内胆抗疲劳性差，不锈钢内胆焊缝容易漏水，当前比较先进内胆重要是钛金内胆。
除了对耐用性不懈追求，智能化技术运用是此后技术发展一种普遍趋势。燃气热水器设有自动恒温控制，停气自动关机，超水温泄压等安全保护功能，虽然暂时停气，仍有储存热水使用。智能化技术运用有两个好处，一是更以便，二是更节能，按照顾客使用习惯提前预先加热，让使用者随心享用热水。而在非用水时间则启动中温保温方程式，依照设定温度计算出最节能保温温度，减小热水器内外温差，因而大大减少保温加热次数，真正做到不拔插头更省电。在节能上冰箱等家电产品已经走在了前面，热水器这种用电量很大产品更加应当推动节能技术普及。
对于老式电热水器行业而言，要想浮现本质性突破几乎是不也许，而在功能上不断提高，抓住人性化需求，却是一条可行之路。而事实正是如此。阿里斯顿、比利奇、史密斯、海尔、美争先恐后推出了超大液晶屏、电子线控、超薄潮流、双管加热、漏电保护器、防电墙、多口出水等新技术，特别是海尔，甚至在电热水器上增长了按摩功能，专门喷雾按摩喷嘴，让消费者可以足不出户就感受按摩高兴。国外对智能电热水器重要研究成果有：
西门子智能电热水器，采用德国新电脑温控技术，保证出水温度均匀恒定，使沐浴成为真正享有。西门子家电集团采用西门子在电站技术上强大防漏电安全技术为基本，开发出独有ELCB德国安全专家模式功能。除具备正常防漏电装置外，还具备安全电流自我检测功能，随时检测防漏电系统与否正常工作，双重保险将个体与电源完全分开，杜绝意外发生。樱花IMES智能记忆节能系统，突破了老式单时段节能模式，提供了独一无二三时段定期预热和七种供水模式，其工作过程“聪颖伶俐”，它不断自动存储、分析主人近一种月用水详细数据，以最经济模式提前为主人准备热水，真正实现全天候节能供水。特别是还具备体贴停电数据保存功能，就算停电48小时，也能自动记忆所有参数，让主人毫无后顾之忧。全新智能中温保温功能，彻底弥补了老式中温保温缺陷，依照设定水温、环境、季节不同，自动选取最节能保温状态，避免固定中温技术大幅度温差导致不必要挥霍，缩短加热时间，切实做到省电节能。配合特有超厚高密度聚氨脂发泡层，节能指标全面达到国家专业原则，固然倍受信赖。完美节能系统整合，把IMES智能记忆作为系统节能核心，将各种节能细节整合到尽善尽美，智能记忆与自动加热技术融合应用，自动加热、实时加热、定期加热三种工作模式任意选取。
就中华人民共和国详细状况而言，其研究成果虽稍逊于国外，但是学者们也在努力谋求技术突破，例如海尔就走在了同行前面。近日，海尔推出了一款全新产品——银海象A6智能专家，成为国内第一款具备记忆和计算能力双重智能热水器。
能记是A6最大特色。它独有断电自动记忆功能，虽然突然停电，系统也会将之前设立参数自动保存，从而在来电开机时仍保持原有设计，无需重新设立，以便简朴。 
会算是A6又一特色。许多热水器也有预约功能，但预约都是加热时间。顾客普通不懂得该提前多长时间加热，因而不是早了就是晚了。而A6产品只需设定好你洗浴时间即可。它会自动依照当前室温及水温计算好所需加热时间，并自动提前加热，从而可以最大限度减少用电损耗。 
除了能记会算， A6外观也独具一格。它使用LED超大显示屏，清晰明了；同步，A6引入无线智能遥控技术，不但使热水器安装彻底挣脱了高度限制，操作更自由以便。此外，A6采用了下倾式控制面板，实现半隐藏式安装，使浴室装修更完美。
此外，A6节能效果同样出众，智能预约、中温保温、分层加热等让您省钱到家。实验证明，仅中温保温一项技术，就能在24小时内节能约0.33度。如深圳市明佳实业发展有限公司获得了19项热水器创造专利授权。在热水器研发中模仿大自然中负离子功能，运用热水器电能、空气气压、水压形成势能和动能，作用于空气或水中水分子使其发生破裂，使空气中带负电荷氧分子和微小水分子结合，生成大量负离子。
1.4整体设计方案
设计家电热水器控制系统，可以显示当前水温和设立水温，低于设定温度自动加热，可以进行水温设立和实时时间设立，实现低功率和原则功率加热模式选取功能，运用发光二极管对加热模式进行显示。系统硬件电路重要涉及温度检测、复位电路、加热电路等电路构成。运用数码管来显示设定温度和当前温度。

第二章 系统硬件设计

系统设计硬件原理构造见图2.1所示。系统以高性价比AT89S52单片机为核心，由复位电路、晶振电路、键盘输入、DS18B20温度采集、数码管显示电路、继电器加热电路构成 。

AT89S52
单片机
键盘输入
温度采集
复位电路
加热电路
数码管显示
晶振电路

图2.1 系统设计硬件原理构造
其中AT89S52为核心控制器件，DS18B20为水温信号采集器件，数码管为显示屏件，继电器为加热器件。
单片机应用系统硬件电路设计包括两某些内容：一是系统扩展，即单片机内部功能单元。如ROM、RAM、I/O、定期器/计数器、中断系统等不能满足应用系统规定期，必要在片外进行扩展，选取恰当芯片，设计相应电路。二是系统配备，即按照系统功能规定配备外围设备，如键盘、显示屏、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计适合接口电路。本设计中只用最小系统加上键盘、显示、温度测量电路，单片机自身资源可以满足设计规定，因此不必对单片机进行扩展。
2.1单片机最小系统
所谓最小系统就是指由单片机和某些基本外围电路所构成一种可以工作单片机系统。普通来说，它涉及单片机、晶振电路和复位电路。①晶振电路：AT89S52片内有一种由高增益反相放大器构成振荡电路。XTALl和XTAL2分别为振荡电路输入输出端。其振荡电路有2种构成方式：片内振荡器和片外振荡器。②复位电路：在RST输入端浮现高电平时实现复位和初始化[5]。
2.1.1 AT89S52单片机
单片机全称是微型计算机（Single Chip Microcomputer）。咱们懂得8031芯片内部无ROM，需要外扩程序存储器，由此导致电路焊接困难，况且使用8031还需要此外购买其她芯片，如A/D转换及定期/计数器（PWM）等芯片，从而导致成本较高，不实用。 
热水器控制电路数控某些采用AT89S52单片机作为控制核心。AT89S52是一种带4k可擦除存储器低电压、高性能CMOS8位微解决器，俗称单片机。AT89S52具备如下原则功能：4k字节Flash，256字节RAM，32位I／0口，看门狗定期器，2个数据指针，2个16位定期器／计数器，一种6向量2级中断构造，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选取节电模式。空闲模式下，单片机停止工作，容许RAM、定期器／计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止。直到下一种中断或硬件复位为止。8位微控制器8 k字节为在系统可编程Flash[7]。 
AT89S52单片机管脚图如图2.2所示：

图2.2 AT89S52单片机管脚图
各引脚简介如下：
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸取电流方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，规定外接上拉电阻。
P1口：P1是一种带内部上拉电阻8位双向I/O口， P1输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，由于内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流(IIL)。与AT89S51不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定期/计数器2 外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），Flash 编程和程序校验期间，P1接受低8位地址。
P2口：P2是一种带有内部上拉电阻8位双向I/O口，P2输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，由于内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一种电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址外部数据存储器（如执行MOVX@RI 指令）时，P2口输出P2锁存器内容。Flash编程或校验时，P2亦接受高位地址和某些控制信号。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻8位双向I/O口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸取或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3口除了作为普通I/O口线外，更重要用途是它第二功能。P3口还接受某些用于Flash闪速存储器编程和程序校验控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚浮现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存容许）输出脉冲用于锁存地址低8 位字节。普通状况下，ALE 仍以时钟振荡频率1/6 输出固定脉冲信号，因而它可对外输出时钟或用于定期目。要注意是：每当访问外部数据存储器时将跳过一种ALE 脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中8EH 单元D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才干将ALE激活。此外，该引脚会被薄弱拉高，单片机执行外部程序时，应设立ALE禁止位无效。
PSEN：程序储存容许（PSEN）输出是外部程序存储器读选通信号，当AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP：外部访问容许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必要保持低电平（接地）。需注意是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V 编程容许电源Vpp，固然这
必要是该器件是使用12V编程电压Vpp。
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器输出端。
2.1.2 AT89S52定期器/计数器
AT89S52单片机内部有三个16位可编程定期器/计数器，即定期器T0、定期器T1和定期器T2。它们既可用作定期器方式，又可用作计数器方式，且均有4种工作方式可供选取。图2.3是定期器/计数器构造框图。由图可知，定期器/计数器由定期器0、定期器1、定期器方式寄存器TMOD和定期器控制寄存器TCON构成。 
定期器0，定期器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器构成：定期器0由TH0和TL0构成，定期器1由TH1和TL1构成。

图2.3定期器/计数器构造框图
TL0、TL1、TH0、TH1访问地址依次为8AH~8DH，每个寄存器均可单独访问。定期器0或定期器1用作计数器时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上输入脉冲计数，每输入一种脉冲，加法计数器加1；其用作定期器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值拟定期，时间也随之拟定。
TMOD、TCON与定期器0、定期器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD用于设立定期器工作方式，TCON用于控制定期器启动与停止。
计数方式时，T功能是计来自T0(P3.4)T1(P3.5)外部脉冲信号个数。 输入脉冲由1变0下降沿时，计数器值增长1直到回零产生溢出中断，表达计数已达预期个数。外部输入信号下降沿将触发计数，辨认一种从―1‖到―0‖跳变需2个机器周期，因此，对外部输入信号最高计数速率是晶振频率1/24。若晶振频率为6MHz，则计数脉冲频率应低于1/4MHz。当计数器满后，再来一种计数脉冲，计数器所有回0，这就是溢出。
脉冲计数长度与计数器预先装入初值关于。初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。最大计数长度为65536（216）个脉冲（初值为0）。
定期方式时，T记录单片机内部振荡器输出脉冲(机器周期信号)个数。每一种机器周期使T0或T1计数器增长1，直至计满回零自动产生溢出中断祈求。
定期器定期时间不但与定期器初值关于，并且还与系统时钟频率关于。在机器周期一定状况下，初值越大，定期时间越短；初值越小，定期时间越长。最长定期时间为65536（216）个机器周期（初值为0）。
2.1.3复位电路和晶振电路
复位是单片机初始化操作。其重要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统正常初始化之外，当由于程序运营出错或者操作错误使系统处在死锁状态时，为了挣脱困境，也需按复位键重新启动。
整个复位电路涉及芯片内、外两某些。外部电路产生复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期S5P2时刻对施密特触发器输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要信号。并且在外围设计晶振电路使单片机正常工作。 
晶振电路：AT89S52片内有一种由高增益反相放大器构成振荡电路。XTALl和XTAL2分别为振荡电路输入输出端。 
本系统复位和晶振电路采用图2.4所示复位方式

图2.4晶振和复位电路
2.2温度检测电路
本文采用温度传感器DS18B20采集热水器实时温度，提供应AT89S52P3.7口作为数据输入。在本次设计中咱们所控对象为水温。其电路原理图如下：

图2.5 温度检测电路
DS18B20是DALLAS公司生产一线式数字温度传感器，具备3引脚T0—92小体积封装形式；温度测量范畴为—55℃～+125℃,可编程为9为～12为A/D转换精度，测温辨别率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展16位数字量方式串行输出，支持3V～5.5V电压范畴，使系统设计更灵活、以便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；各种DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微解决器端口较少，可节约大量引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常合用于远距离多点温度检测系统。辨别率设定，及顾客设定报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多选取，让咱们可以构建适合自己经济测温系统。如图2.5所示DS18B202脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。
当传感器工作时，如果水温低于设定温度时，将温度传给单片机，热水器开始工作，加热批示灯亮。
2.2.1数字式温度传感器DS18B20
功能特性描述
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新“一线器件”体积更小、合用电压更宽、更经济，Dallas 半导体公司数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口温度传感器。一线总线独特并且经济特点，使顾客可轻松地组建传感器网络，为测量系统构建引入全新概念。当前，新一代“DS1820”体积更小、更经济、更灵活。使您可以充分发挥“一线总线”长处。 DS18B20、DS18B22 “一线总线”数字化温度传感器 同DS18B20同样，DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范畴为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范畴内,精度为±0.5°C。DS1822精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”数字方式传播，大大提高了系统抗干扰性。适合于恶劣环境现场温度测量，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，新产品支持3V~5.5V电压范畴，使系统设计更灵活、以便。并且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20可以程序设定9~12位辨别率，精度为±0.5°C。可选更小封装方式，更宽电压合用范畴。辨别率设定，及顾客设定报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20性能是新一代产品中最佳！性能价格比也非常出众！ DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20简化版本。省略了存储顾客定义报警温度、辨别率参数EEPROM，精度减少为±2°C，合用于对性能规定不高，成本控制严格应用，是经济型产品。继“一线总线”初期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多选取，让咱们可以构建适合自己经济测温系统。
管脚描述
DS18B20可编程温度传感器有3个管脚，如图2.6所示。GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一种较弱上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范畴3 V～5.5V。本文使用外部电源供电。

图2.6 DS18B20管脚图
1、测温功能：
当DSI8B20接受到温度转换命令后，开始启动转换。转换完毕后温度值就以16位带符号扩展二进制补码形式存储在高速暂存存储器0，1字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0．0625℃／LSB形式表达。温度值格式表2.1示:
表2.1 温度格式

LS Byte

MS Byte
Bit7
23
Bit15
S
Bit6
22
Bit14
S
Bit5
21
Bit13
S
Bit4
20
Bit12
S
Bit3
2-1
Bit11
S
Bit2
2-2
Bit10
26
Bit1
2-3
Bit9
25
Bit0
2-4
Bit8
24

其中“S”为标志位，相应温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。表2.1表是相应一某些温度值。DSI8B20完毕温度转换后，就把测得温度值与TH做比较，若T>TH或T<TL，则将该器件内告警标志置位，并对主机发出告警搜索命令做出响应。温度转换算法及分析如下:
由于DS18B20转换后裔码并不是实际温度值，因此要进行计算转换。温度高字节（MS Byte）高5位是用来保存温度正负（标志为Sbit11～bit15），高字节（MS Byte）低3位和低字节来保存温度值（bit0～bit10）。其中低字节（LS Byte）低4位来保存温度小数位（bit0～bit3）。由于本程序采用是0.0625精度，小数某些值，可以用后四位代表实际数值乘以0.0625，得到真正数值，数值也许带几种小数位，因此采用小数舍入，保存一位小数即可。也就说，本系统温度精准到了0.1度。
2.2.2 DS18B20初始化与读写操作
1. DS18B20初始化
（1） 先将数据线置高电平“1”；
（2） 延时（该时间规定不是很严格，但是尽量短一点）；
（3） 数据线拉到低电平“0”；
（4） 延时750微秒（该时间时间范畴可以从480到960微秒）；
（5） 数据线拉到高电平“1”；
（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一种由DS18B20所返回低电平“0”。据该状态可以来拟定它存在，但是应注意不能无限进行等待，否则会使程序进入死循环，因此要进行超时控制）；
（7） 若CPU读到了数据线上低电平“0”后，还要做延时，其延时时间从发出高电平算起（第（5）步时间算起）至少要480微秒；
（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。
DS18B20初始化见图2.7所示。

图2.7 DS18B20初始化
2. DS18B20写操作
（1） 数据线先置低电平“0”；
（2） 延时拟定期间为15微秒；
（3） 按从低位到高位顺序发送字节（一次只发送一位）；
（4） 延时时间为45微秒；
（5） 将数据线拉到高电平；
（6） 重复上（1）到（6）操作直到所有字节所有发送完为止；
（7） 最后将数据线拉高。
在这里要注意是（3），写数据时时1bit单独传送，这里有两种状况。
当需要传送“1”时，单片机应当给DS18B20芯片DQ接口赋低电平，大概15秒后来，将DQ释放为高电平，延时约45微妙即可。
当需要传送“0”时，单片机应当给DS18B20芯片DQ接口赋低电平，并且持续拉低至少60微妙，然后将DQ释放为高电平，再延时约15秒即可。
DS18B20写操作时序图见图2.8所示。

图2.8 DS18B20写操作时序图
3. DS18B20读操作
（1）将数据线拉高“1”；
（2）延时2微秒；
（3）将数据线拉低“0”；
（4）延时15微秒；
（5）将数据线拉高“1”；
（6）延时15微秒；
（7）读数据线状态得到一种状态位，并进行数据解决；
（8）延时30微秒；
这里只要按以上操作将状态位各各bit按顺序储存好即可。
DS18B20读操作时序图见图2.9所示。

图2.9 DS18B20读操作时序图
2.2.3 DS18B20指令
DS18B20温度传感器存储器 DS18B20温度传感器内部存储器涉及一种高速暂存RAM和一种非易失性可电擦除EEPRAM,后者存储高温度和低温度触发器 TH、TL和构造寄存器。配备寄存器，该字节各位意义见表2.2所示。
表2.2 配备寄存器构造
温度
数据输出（二进制）
数据输出（十六进制）
+125℃
0000 0111 1101 0000
07D0
+85℃
0000 0101 0101 0000
0550
+25.0625℃
0000 0001 1001 0001
0191
+10.125℃
0000 0000 1010 0010
00A2
+0.5℃
0000 0000 0000 1000
0008
0℃
0000 0000 0000 0000
0000
-0.5℃
1111 1111 1111 1000
FFF8
-10.125℃
1111 1111 0101 1110
FF5E
-25.0625℃
1111 1110 0110 1111
FE6F
-55℃
1111 1100 1001 0000
FC90

高速暂存存储器由9个字节构成。其分派见表2.3所示，当温度转换命令发布后，经转换所得温度值以二字节补码形式存储在高速暂存存储器第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。相应温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。第九个字节是冗余检查字节。
表2.3 DS18B20暂存寄存器分布
寄存器内容
字节地址
温度值低位 （LS Byte）
0
温度值高位 （MS Byte）
1
高温限值（TH）
2
低温限值（TL）
3
配备寄存器
4
保存
5
保存
6
保存
7
CRC校验值
8
依照DS18B20通讯合同，主机（单片机）控制DS18B20完毕温度转换必要通过三个环节：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，这样才干对DS18B20进行预定操作。复位规定主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，当DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒存在低脉冲，主CPU收到此信号表达复位成功。 ROM指令表见表2.4所示，RAM指令表见表2.5所示。
表2.4 ROM指令表
指 令
商定代码
功 能
读ROM
33H
读DS1820温度传感器ROM中编码（即64位地址）
符合ROM
55H
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相应 DS1820 使之作出响应，为下一步对该 DS1820 读写作准备。
搜索ROM
0FOH
用于拟定挂接在同一总线上 DS1820 个数和辨认 64 位 ROM 地址。为操作各器件作好准备。
跳过ROM
0CCH
忽视 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 发温度变换命令。合用于单片工作。
警告搜索命令
0ECH
执行后只有温度超过设定值上限或下限片子才做出响应。
表2.5 RAM指令表
指 令
商定代码
功 能
温度变换
44H
启动DS1820进行温度转换，12位转换时最长为750ms（9位为93.75ms）。成果存入内部9字节RAM中。
读暂