基于单片机的多点温度测量系统标准设计.doc

课程设计(论文)

题 目 名 称 基于单片机多点温度测量系统设计
课 程 名 称 单片机原理及应用
学 生 姓 名 刘道文
学 号
系 、专 业 魏源国际学院，12电气班
指 导 教 师 尹进田

7月4日
摘 要
经过利用DS18B20数字温度传感器测温原理和特征，利用它独特单线总线接口方法，和AT89C51单片机相结合实现多点测温。并给出了测温系统中对DS18B20操作C51编程实例。实现了系统接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定等特点。
本文介绍基于AT89C51单片机、C语言和DS18B20传感器多点温度测量系统设计及其在Proteus平台下仿真。利用51单片机并行口，同时快速读取8支DS18B20温度，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器快速正确识别和处理，并给出了具体编程实例和仿真结果。

关键词：单片机；DS18B20数字温度传感器；Proteus仿真；C51编程

目 录
摘 要 I
第一章 绪论 1
1.1温度智能测控系统研究背景和现实状况分析 1
1.2温度智能测控系统工作原理 2
第二章　单片机介绍 3
2.1单片机定义 3
2.2单片机基础结构 4
2.3单片机实施指令过程 5
2.4单片机特点 6
第三章 数字温度传感器DS18B20原理 7
3.1概述 7
3.2关键特征 7
3.3引脚功效 8
3.4工作原理及应用 8
3.5单片机对DS18B20操作步骤 8
3.6 DS18B20和单片机接口 9
3.7 DS18B20芯片ROM指令表 9
3.8 DS18B20芯片存放器操作指令表 10
3.9 DS18B20复位及应答关系及读写隙 11
第四章 系统硬件设计 12
4.1系统结构设计思绪 12
4.2系统框图 13
4.3系统硬件设计 13
第五章 系统软件设计 16
5.1 系统软件设计思绪 16
5.2系统软件设计 21
第六章 系统运行结果 27
第七章 结束语 31
参考文件 32
任务书 33
评阅表 36

第一章 绪论
1.1温度智能测控系统研究背景和现实状况分析
温度是一个和大家生活环境有着亲密关系物理量，也是一个在生产、科研、生活中需要测量和控制关键物理量，是国际单位制七个基础量之一，同时它也是一个最基础环境参数。人民生活和环境温度息息相关，物理、化学、生物等学科全部离不开温度。在工业生产和试验研究中，在电力、化工、石油、冶金、机械制造、大型仓储室、试验室、农场塑料大棚甚至大家居室里常常需要对环境温度进行检测，并依据实际要求对环境温度进行控制。比如，发电厂锅炉温度必需控制在一定范围之内；很多化学反应工艺过程必需在合适温度下才能正常进行。炼油过程中，原油必需在不一样温度和压力条件下进行分流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有适宜温度环境，很多电子设备不能正常工作，粮仓储粮就会变质霉烂，酒类品质就没有保障。可见，研究温度测量含相关键理论意义和推广价值。
伴随现代计算机和自动化技术发展，作为多种信息感知、采集、转换、传输相处理功效器件，温度传感器作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺乏关键技术工具，其应用已遍布工农业生产和日常生活各个领域。本设计就是为了满足大家在生活生产中对温度测量系统方面需求。
本设计要求系统测量温度点数为4个，测量精度为0.5℃，测温范围为-20℃～+80℃。采取液晶显示温度值和路数，显示格式为:温度符号位,整数部分,小数部分,最终一位显示℃。显示数据每一秒刷新一次。
二十一世纪科学技术发展日新月异，科技进步带动了测量技术发展，现代控制设备性能和结构发生了巨大改变，我们已经进入了高速发展信息时代，测量技术也成为当今科技主流之一，被广泛地应用于生产各个领域。对于此次设计，其目标在于：
1. 掌握数字温度传感器DS18B20原理、性能、使用特点和方法，利用C51对系统进行编程。
2. 本课题综合了现代测控、电子信息、计算机技术专业领域方方面面知识，含有综合性、科学性、代表性，可全方面检验和促进学生理论素养和工作能力。
3. 本课题研究能够使学生愈加好地掌握基于单片机应用系统分析和设计方法，培养创新意识、协作精神和理论联络实际学风，提升电子产品研发素质、增强针对实际应用进行控制系统设计制作能力。
至单片机AT89C518个通用I/O端口。单片机取得温度信息后，经过特定算法，将处理后温度信息经过LED显示出来，同时经过串行口送上位机处理。每个端口只连接一个温度传感器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20。并在Keil环境下编辑应用软件程序，经过Proteus和Keil联合实现该多点温度测量系统设计、调试和仿真。
1.2温度智能测控系统工作原理
课题采取由Dallas企业生产智能数字温度传感器DS18B20和Atmel企业推出单片机AT89C51和相关外围电路实现高精度、多点温度测量系统。同时本设计在单片机系统设计主流EDA软件Proteus环境下完成，能够立即观察效果和修改软硬件。
本系统采取8片DS18B20组成小型温度传感器网络，经过并行连接方法连接至单片机AT89C518个通用I/O端口。单片机取得温度信息后，经过特定算法，将处理后温度信息经过LED显示出来，同时经过串行口送上位机处理。每个端口只连接一个温度传感器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20。并在Keil环境下编辑应用软件程序，经过Proteus和Keil联合实现该多点温度测量系统设计、调试和仿真。

第二章　单片机介绍
单片微型计算机自20世纪70年代问世以来，以对人类社会产生了巨大影响。尤其是美国Intel企业生产MCS-51系列单片机，因为其含有集成度高、处理功效强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内已经得到广泛普及和应用。而且伴随以MCS-51单片机基础内核为关键多种扩展型、增强型新型单片机不停推出，MCS-51系列仍是中国单片机应用领域主流机型。现在在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等很多领域，四处全部可看见单片机踪影，单片机技术开发和应用高水平已成为一个国家工业化水平标志之一。
2.1单片机定义
单片机[1]是在一块半导体上集成了微处理器（CPU），存放器（RAM、ROM、EPROM）和多种输入、输出接口（定时计数器，并行IO口，串行口，A/D转换器和脉宽调制器PWM等），这么一块集成电路芯片含有一台计算机属性，所以被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机以其卓越性能，得到了广泛应用，单片机以小巧灵活、成本低、易于产品化、可靠性好、应用温度范围宽等优点。
AT89C51是美国ATMEL企业生产低电压，高性能 CMOS 8位单片机，片内含4K bytes可反复擦写只读程序存放器（PEROM）和128 bytes 随机存取数据存放器（RAM），器件采取ATMEL高密度、非易失性存放技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和 Flash 存放单元。功效强大AT89C51单片机可提供高性价比应用场所，可灵活利用和多种控制领域。
AT89C51方框图2-1:

图2-1 AT89C51方框图
2.2单片机基础结构
1. 微处理器（CPU）
MCS-51单片机中有1个8位CPU，包含运算器和控制器两大部分，不仅可处理字节数据，还能够进行位变量处理。比如：位处理、查表、状态检测、中止处理等。
2. 内部数据存放器（RAM）
单片机芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用只是前128单元，用于存放可读写数据。所以通常所说内部数据存放器就是指前128单元，简称内部RAM。地址范围为00H~FFH（256B）。片外最多可外扩64KB。RAM是一个多用多功效数据存放器，有数据存放、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。
3. 内部程序存放器（ROM）
单片机内部有4KBROM，用于存放程序、原始数据或表格。所以称之为程序存放器，简称内部RAM。地址范围为0000H~FFFFH（64KB）。片外最多可外扩64KB。
4. 定时器/计数器
单片机共有2个16位定时器/计数器，含有4种工作方法，以实现定时或计数功效，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口低电平脉冲计数。
5. 并行I/O口
MCS-51单片机共有4个8位I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据输入输出。
6. 串行口
MCS-51单片机有一个全双工串行口，含有4种工作方法，以实现单片机和其它设备之间串行数据传送。该串行口功效较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。
7. 中止控制系统
MCS-51单片机中止功效较强，以满足不一样控制应用需要。共有5个中止源，即外中止2个，定时中止2个，串行中止1个，全部中止分为高级和低级共二个优先等级。
8. 时钟电路
MCS-51单片机芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统许可晶振频率为12MHZ等。
9. 特殊功效寄存器（SFR）
特殊功效寄存器共有21个，用于CPU对片内各功效部件进行管理、控制、监视。实际上是片内各功效部件控制寄存器和状态寄存器，是一个含有特殊功效RAM区。
2.3单片机实施指令过程
单片机实施程序过程，实际上就是实施所编制程序过程。即逐条指令过程。计算机每实施一条指令全部可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----实施指令。
取指令任务是：依据程序计数器PC中值从程序存放器读出现行指令，送到指令寄存器。
分析指令阶段任务是：将指令寄存器中指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻求操作数地址。
计算机实施程序过程实际上就是逐条指令地反复上述操作过程，直至碰到停机指令可循环等候指令。

2.4单片机特点
单片机应用在检测控制领域中，含有以下特点：
1.小巧灵活、成本低、易于产品化。
2.可靠性好，适应温度范围宽。
3.易扩展，很轻易组成多种规模应用系统，控制功效强。
4.能够很方便实现多机和分布式控制系统。
5.含有优异性能价格比。
6.存放器ROM和RAM是严格分工。
7.采取面向控制指令系统。
8.输入/输出（I/O）端口引脚通常设计有多个功效。
9.品种规格系列化。
10.功率消耗低。
所以从工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品、通信方面、家用电器方面等，直到国防尖端技术领域，单片机全部发挥着十分关键作用。
综观单片机几十年发展历程，单片机以后将向多功效、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路内装化和片内存放器容量增加和Flash存放器化方向发展。能够预言，以后单片机将是功效更强、集成和可靠性更高而功耗更低，和使用更方便。另外，专用化也是单片机一个发展方向，针对单一用途专用单片机将会越来越多。

第三章 数字温度传感器DS18B20原理
3.1概述
温度传感器种类众多，在应用和高精度、高可靠性场所时DALLAS（达拉斯）企业生产DS18B20温度传感器[2]当仁不让。超小体积，超低硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功效强，使得DS18B20更受欢迎。对于我们一般电子爱好者来说，DS18B20优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关小产品不二选择。了解其工作原理和应用能够拓宽您对单片机开发思绪。DS18B20器件具体封装形式图3-1所表示：

图3-1 DS18B20器件具体封装形式图
3.2关键特征
DS18B20关键特征：
l * 全数字温度转换及输出。
l * 优异单总线数据通信。
l * 最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。
l * 12位分辨率时最大工作周期为750毫秒。
l * 可选择寄生工作方法。
l * 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)
l * 内置EEPROM，限温报警功效。
l * 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。
* 多样封装形式，适应不一样硬件系统
3.3引脚功效
•GND 电压地
•DQ 单数据总线
•VDD 电源电压
•NC 空引脚
•DQ一线制总线（输入/输出）
3.4工作原理及应用
　　DS18B20温度检测和数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作步骤之前我们有必需了解18B20内部存放器资源。18B20共有三种形态存放器资源，它们分别是：ROM 只读存放器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20编码是19H），后面48位是芯片唯一序列号，最终8位是以上56位CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常见于温度报警值储存）镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高温度分辨率而设计，一样也是内部温度转换、计算暂存单元。第9个字节为前8个字节CRC码。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长久需要保留数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM全部存在镜像，以方便用户操作。
我们在每一次读温度之前全部必需进行复杂且正确时序处理，因为DS18B20硬件简单结果就会造成软件巨大开消，也是尽力降低有形资产转化为无形资产投入，是一个很好节省之道。
3.5单片机对DS18B20操作步骤[3]
1.复位：首先我们必需对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给DS18B20单总线最少480uS低电平信号。当18B20接到此复位信号后则会在15~60uS后回发一个芯片存在脉冲。
2.存在脉冲：在复位电平结束以后，控制器应该将数据单总线拉高，方便于在15~60uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60~240uS低电平信号。至此，通信双方已经达成了基础协议，接下来将会是控制器和18B20间数据通信。假如复位低电平时间不足或是单总线电路断路全部不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况处理。
3.控制器发送ROM指令：双方打完了招呼以后最要将进行交流了，ROM指令共有条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为8位长度，功效是对片内64位光刻ROM进行操作。其关键目标是为了分辨一条总线上挂接多个器件并作处理。诚然，单总线上能够同时挂接多个器件，并经过每个器件上所独有ID号来区分，通常只挂接单个18B20芯片时能够跳过ROM指令（注意：此处指跳过ROM指令并非不发送ROM指令，而是用特有一条“跳过指令”）。
4.控制器发送存放器操作指令：在ROM指令发送给18B20以后，紧接着（不间断）就是发送存放器操作指令了。操作指令一样为8位，共6条，存放器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中报警值复制到RAM、工作方法切换。存放器操作指令功效是命令18B20作什么样工作，是芯片控制关键。
5.实施或数据读写：一个存放器操作指令结束后则将进行指令实施或数据读写，这个操作要视存放器操作指令而定。如实施温度转换指令则控制器（单片机）必需等候18B20实施其指令，通常转换时间为500uS。如实施数据读写指令则需要严格遵照18B20读写时序来操作。
单支DS18B20若要读出目前温度数据我们需要实施两次工作周期，第一个周期为：复位、跳过ROM指令[CCH]、实施温度转换存放器操作指令[44H]、等候500uS温度转换时间。紧接着实施第二个周期为：复位、跳过ROM指令[CCH]、实施读RAM存放器操作指令[BEH]、读数据（最多为9个字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。
3.6 DS18B20和单片机接口
DS18B20只需要接到控制器（单片机）一个I/O口上，因为单总线为开漏所以需要外接一个4.7K上拉电阻。如要采取寄生工作方法，只要将VDD电源引脚和单总线并联即可。但在程序设计中，寄生工作方法将会对总线状态有部分特殊要求。
3.7 DS18B20芯片ROM指令表[4]
Read ROM（读ROM）[33H] （方括号中为16进制命令字）
这个命令许可总线控制器读到DS18B2064位ROM。只有当总线上只存在一个DS18B20时候才能够使用此指令，假如挂接不止一个，当通信时将会发生数据冲突。
Match ROM（指定匹配芯片）[55H]
这个指令后面紧跟着由控制器发出了64位序列号，当总线上有多只DS18B20时，只有和控制发出序列号相同芯片才能够做出反应，其它芯片将等候下一次复位。这条指令适应单芯片和多芯片挂接。
Skip ROM（跳跃ROM指令）[CCH]
这条指令使芯片不对ROM编码做出反应，在单芯片情况之下，为了节省时间则能够选择此指令。假如在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，造成错误出现。
Search ROM（搜索芯片）[F0H]
在芯片初始化后，搜索指令许可总线上挂接多芯片时用排除法识别全部器件64位ROM。
Alarm Search（报警芯片搜索）[ECH]
在多芯片挂接情况下，报警芯片搜索指令只对符合温度高于TH或小于TL报警条件芯片做出反应。只要芯片不掉电，报警状态将被保持，直到再一次测得温度什达不到报警条件为止。
3.8 DS18B20芯片存放器操作指令表[5]
Write Scratchpad （向RAM中写数据）[4EH]
这是向RAM中写入数据指令，随即写入两个字节数据将会被存到地址2（报警RAM之TH）和地址3（报警RAM之TL）。写入过程中能够用复位信号中止写入。
Read Scratchpad （从RAM中读数据）[BEH]
此指令将从RAM中读数据，读地址从地址0开始，一直能够读到地址9，完成整个RAM数据读出。芯片许可在读过程中用复位信号中止读取，即能够不读后面不需要字节以降低读取时间。
Copy Scratchpad （将RAM数据复制到EEPROM中）[48H]
此指令将RAM中数据存入EEPROM中，以使数据掉电不丢失。以后因为芯片忙于EEPROM储存处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方法时必需在发出此指令后立即超用强上拉并最少保持10MS，来维持芯片工作。
Convert T（温度转换）[44H]
收到此指令后芯片将进行一次温度转换，将转换温度值放入RAM第1、2地址。以后因为芯片忙于温度转换处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方法时必需在发出此指令后立即超用强上拉并最少保持500MS，来维持芯片工作。
Recall EEPROM（将EEPROM中报警值复制到RAM）[B8H]
此指令将EEPROM中报警值复制到RAM中第3、4个字节里。因为芯片忙于复制处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时将被自动实施。这么RAM中两个报警字节位将一直为EEPROM中数据镜像。
Read Power Supply（工作方法切换）[B4H]
此指令发出后发出读时间隙，芯片会返回它电源状态字，“0”为寄生电源状态，“1”为外部电源状态。
3.9 DS18B20复位及应答关系及读写隙
每一次通信之前必需进行复位，复位时间、等候时间、回应时间应严格按时序编程。
DS18B20数据读写是经过时间隙处理位和命令字来确定信息交换。
写时间隙：
写时间隙分为写“0”和写“1”，时序图7。在写数据时间隙前15uS总线需要是被控制器拉置低电平，以后则将是芯片对总线数据采样时间，采样时间在15~60uS，采样时间内假如控制器将总线拉高则表示写“1”，假如控制器将总线拉低则表示写“0”。每一位发送全部应该有一个最少15uS低电平起始位，随即数据“0”或“1”应该在45uS内完成。整个位发送时间应该保持在60~120uS，不然不能确保通信正常。
读时间隙：
读时间隙时控制时采样时间应该愈加正确才行，读时间隙时也是必需先由主机产生最少1uS低电平，表示读时间起始。随即在总线被释放后15uS中DS18B20会发送内部数据位，这时控制假如发觉总线为高电平表示读出“1”，假如总线为低电平则表示读出数据“0”。每一位读取之前全部由控制器加一个起始信号。注意：必需在读间隙开始15uS内读取数据位才能够确保通信正确。
在通信时是以8位“0”或“1”为一个字节，字节读或写是从高位开始，即A7到A0.字节读写次序也是图2自上而下。
第四章 系统硬件设计
4.1系统结构设计思绪
当一线制总线[6]上仅有一个DS18B20器件时，能够用skip ROM操作（即跳过ROM匹配）命令来替换64位序列号匹配过程，这点也是使用单个DS18B20器件系统常见方法。所以，要想节省掉64位序列号匹配时间开销，就必需设计成一个一线制总线上仅有一个DS18B20器件系统。
    DS18B20一线制总线在时序上严格要求，也从其次意味着在一定弹性范围内，不一样DS18B20器件时序细节上一致性应该是很好，所以能够将系统设计成利用MCU并行端口同时对多个DS18B20进行统一操作，不过这时候并行端口上每一个端口连接着一个DS18B20器件而已。
    本文所述处理方案正是以端口消耗为代价，换取对多点DS18B20温度查询速度，并在程序结构设计上采取部分巧妙处理方法，使得系统对DS18B20操作上花更少时间。另外，采取本设计实现快速多点温度查询系统，能够省掉烦琐总线上器件序列号查询操作，并可节省大量存放空间（原用于存放总线上器件序列号所用空间）。
     从理论上分析，本设计方案采取，查询多个DS18B20器件操作所消耗时间和查询一个DS18B20器件操作所消耗时间是等量。
本系统方案8个DS18B20器件连接在MCU一组端口8个I/O口上，连线示意图4-1所表示：

图4-1 系统连线示意图
当然，上图中示意图并没有考虑诸如端口驱动能力、抗干扰处理等，仅表明一个逻辑连接示意，具体在产品级设计时会依据产品应用做必需处理，比如增加部分必需电路等，此处不作为讨论关键。
从上图可见，每个端口连接有一个DS18B20器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20器件，符合了前面所述处理方法。实际在对DS18B20器件进行操作时，只需统一地对这一组并行端口进行操作（每个端口在同一时间输出相同电平状态）即可。
一个端口对应一个DS18B20器件，也就表示每组端口某一个位读回数据状态也就是该端口所对应器件输出状态，所以，这么系统里面是不需要进行每个器件序列号搜索、匹配操作。可知，在对DS18B20器件进行操作时，能够使用skip ROM命令来跳过ROM序列号匹配操作，也即在全部DS18B20器件ROM操作时能够使用相同端口输出时序。
4.2系统框图

DS18B20

数码管显示

AT89C51

图4-2 系统框图
系统框图[15]介绍：
系统关键是AT89C51单片机，系统经过控制选择某一个DS18B20，并把
其检测到温度数据送到单片机进行处理，在把处理后温度送到数码管显示，
并显示是那个点温度，系统也能够多点温度循环扫描显示。
4.3系统硬件设计
模块介绍
图4-3 为单片机AT89C51仿真模块图

4-3 AT89C51仿真模块图
图4-4 为四位数码管仿真模块图

4-4 数码管仿真模块图
图4-5 为数字温度传感器DS18B20仿真模块图

4-5 DS18B20仿真模块图

在 Keil[12],Proteus[13]环境下设计多点测温系统硬软件,进行验证,硬件电路图4-6以下

图4-6 系统硬件电路图

第五章 系统软件设计
5.1 系统软件设计思绪[7]
在接下来软件介绍中，会以C语言例子介绍具体编程思绪，但这些代码并非就是实际中所使用代码，仅作为逻辑性参考，方便大家了解。
软件设计从最底层和DS18B20时序相关驱动，到和一线制总线器件处理过程控制/协议接口函数，再上升到应用API接口函数关系以下图5-1所表示：

图5-1 接口函数关系图
在对连在一组8位端口上8个DS18B20操作时，是同时对该组端口进行操作，也即同时对8个DS18B20器件进行同时操作。
下面具体介绍一下以MCS51系列单片机应用为例范例程序，其中约定和8个DS18B20器件进行连接是P1端口。
底层时序驱动[8]程序和DS18B20一线制总线协议保持一致，依据一线制总线时序特点，设计了四个基础函数：
总线写1时序控制函数：
void DS18B20_Write_1(void)
{
 P1 = 0x00;     //8个DQ 线全部设置为低电平
 Delay_1us(10);     //延时10us左右
 P1 = 0xff;      //8个DQ线全部输出高电平
 Delay_1us(30);     //延时30us左右
}
总线写0时序控制函数：
void DS18B20_Write_0(void)
{
 P1 = 0x00;      //8个DQ 线全部设置为低电平
 Delay_1us(40);      //延时
 P1 = 0xff;       //端口恢复高电平
 Delay_1us(1);
}
总线读取一个数据位时序控制函数:
unsigned char DS18B20_ReadDQ(void)
{
 unsigned char DQ_S=0;
 P1 = 0x00;      //8个DQ 线全部设置为低电平
 Delay_1us(10);
 P1 = 0xff;       //端口置1，准备读取
 Delay_1us(1);      //延时待总线准备好数据
 DQ_S = P1;      //一次性读取8条DQ线数据状态
 P1 = 0xff;       //恢复端口电平
 Delay_1us(30);      //延时
 return DQ_S;      //返回读取值
}
在读取一个总线状态数据位函数中，将会返回一个byte数据，该数据8个位恰好和连接在P2端口上8个I/O口对应，以下图5-2所表示：

图5-2
总线复位时序控制函数：
void DS18B20_Reset(void)
{
 unsigned char Error_Counter=0;
 P1 = 0x00;     //8个DQ 线全部设置为低电平
 Delay_1us(500);    //保持总线低电平500us
 P1 = 0xff; 
 Delay_1us(100); 
 if(P1!=0x00) B20_Error = P1;//如检测到DS18B20总线响应了回复信号，则读取目前8条
//总线状态
 Delay_1us(50);
 P1 = 0xff; 
 for(Error_Counter=0;Error_Counter<200;Error_Counter++)
 {
  if((P1&(~B20_Error))==(~B20_Error)) break; //如检测到总线回复信号结束，则退出循环
  Delay_1us(1);
 }
 P1 = 0xff;      //恢复端口电平
 Delay_1us(200);    //延时 200us
}
在复位时序控制函数中，使用了B20_Error全局变量，它将会传输给上一层数据处理函数作为判定目前8个I/O口所接DS18B20是否正常工作，或是否在各自总线上。
分析DS18B20一线制总线控制命令，能够提炼出两个最基础操作函数，一个是写一个byte数据至DS18B20器件，另一为读取DS18B20器件数据。而在本文范例程序当中，仅仅为了提取DS18B20器件转换完后温度值，所以在读取DS18B20数据时，仅读取存放在数据地址前两个字节温度数据，而不读取其它字节数据，包含CRC校验值也没有进行读取。
写字节操作函数[9]：
void DS18B20_WriteByte(unsigned char Com)
{
 unsigned char i;
 for(i=0;i<8;i++)
 {
  if(Com&0x01)
   DS18B20_Write_1();
  else
   DS18B20_Write_0();
  Com = Com>>1; 
 }
}
调用DS18B20_WriteByte函数，连在8个I/O口上一线制总线上8个DS18B20器件，将全部会接收到一样一个字节数据：Com。
读数据操作函数：
unsigned char Read_buf_8ch[16];   //buffer of Read DS18B20
void DS18B20_Read2Byte(void)
{
 unsigned int i;
 for(i=0;i<16;i++)
 {
  Read_buf_8ch[i] = DS18B20_ReadDQ();
 }
}
在本范例[10]中，只读取位到DS18B20内部数据区域前两节字温度值数据，所以数据读取函数设计成读取两个字节函数，即需要连续读取16个位（对应于每一个DS18B20器件来说是连续16个位）。而将读回数据保留于一个Read_buf_8ch（简写：Rb）数组中，能够依据系统接线图对读回16个字节数据进行分析，以下图5-4所表示：

图5-4
读取DS18B20数据时，先读高位再读低位；所以能够从上图看到，以TM2DS18B20数据为例，TM2两个字节数据由Read_buf_8ch数组16个字节数据中每个字节bit2位组成。可知，完成一次数据读取操作后，能够同时读回8个DS18B20器件数据，在数据处理时，只需针对上图数据结构对Read_buf_8ch数组数据进行处理即可得到每个DS18B20器件测温值。     
开启温度转换控制函数[11]：
void DS18B20_Conver(void)
{
 DS18B20_Reset();
 DS18B20_WriteByte(0xcc);  //Skip ROM
 DS18B20_WriteByte(0x44);  //开启测温
}
读取温度值函数[14]：
void DS18B20_ReadTemp(void)
{
 DS18B20_Reset();
 DS18B20_WriteByte(0xcc);   //Skip ROM
 DS18B20_WriteByte(0xbe);   //送入读取数据命令
 DS18B20_Read2Byte();
}
调用读取温度值函数后，8个DS18B20器件测温数据将保留在数组Read_buf_8ch16个字节单元当中，还有待进行下一步处理，方可得到对应每个DS18B20器件测温值。下面介绍简单处理代码片断：
char i,j;
unsigned int uiData[8];
unsigned char Mask;
//OS the resoult of Temperature
for(i=15;i>=0;i--)
{
 Mask = 0x01;
 for(j=0;j<8;j++)
 {
  uiData[j] = uiData[j]<<1;
  if(Read_buf_8ch[i]&Mask) uiData[j]++;
  Mask = Mask<<1;
 }
}
   经过上述简单处理，8个DS18B20器件测温数据将保留在数组uiData当中8个单元里，就能够依据本身程序设计需求来对这些数据进行具体处理了。
5.2系统软件设计
//-------------------------------------------------------------------------------------
//函数申明，变量定义
//DS18B20程序 条件：11.0592晶振 DQ上拉4.7K电阻
//-------------------------------------------------------------------------------------
#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define NOP_1uS _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_()
#define DQ P3 //P3口用8个DS18B20
/*
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------
//函数名称：Delay10us
//入口参数：n
//函数功效：延时子程序
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------
void Delay10us(uchar n)
{
while(n--)
{
NOP_1uS;NOP_1uS;NOP_1uS;
NOP_1uS;NOP_1uS;NOP_1uS;
NOP_1uS;
}
}
*/
//------