DS18B20數(shù)字溫度計的設計及在軋機軸承溫度測控中應用

摘要：針對狹窄空間的軋鋼機軸承的溫度測量，設計一種基于溫度傳感器DS18B20的數(shù)字溫度計，闡明了使用溫度傳感器DS18B20的必然性，簡要介紹并給出了硬件電路和軟件設計構思，通過現(xiàn)場實測，突破了傳統(tǒng)溫度傳感器的應用，達到了預期效果。
關鍵詞：單總線數(shù)字溫度傳感器，單片機，測溫，控溫

溫度是許多監(jiān)控系統(tǒng)中的一個重要參數(shù)。對于軋鋼機軸承溫度的測量與控制是非常重要的。傳統(tǒng)的溫度計測量精度低，對于正在運轉的軋鋼機更沒有辦法測量。針對大型鋼鐵廠急需解決軋鋼機軸承溫度實時有效監(jiān)測的瓶頸問題，軸承測溫裝置就應運而生了。溫度傳感器是選擇的關鍵，有的采用熱電偶、鉑熱電阻PT100，其輸出與溫度一般為非線性關系，需要做線性化處理。集成溫度傳感器AD590解決了傳統(tǒng)溫度傳感器非線性的問題，但其輸出的信號為模擬量，不能與單片機直接接口。這些傳感器不能用于數(shù)字化溫度測控，特別是用于狹窄空間的軋鋼機軸承的溫度數(shù)字化測量，更是無能為力。基于溫度傳感器DS18B20的單總線數(shù)字溫度計能滿足要求。
新型數(shù)字化接口溫度傳感器DS18B20，是美國達拉斯公司生產(chǎn)的一種9位串行單總線多點溫度傳感器，從根本上克服了模擬傳感器與單片機接口時需要A／D轉換器和復雜的外圍電路的弊端，由它和單片機組成的數(shù)字溫度計，系統(tǒng)簡單，僅占用單片機一個雙向I／O線，可靠性高，抗干擾性強。

1 數(shù)字溫度計的硬件設計
1．1 設計框圖
基于數(shù)字化接口的溫度傳感器DS18B20的數(shù)字溫度計硬件框圖，如圖1所示。

1．2 AT89C2051單片機
AT89C2051單片機是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機，雙列直插封裝為20引腳，比8051單片機更加節(jié)省空間。片內(nèi)含2K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機數(shù)字存儲器(RAM)。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)是用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強大的AT89C2051單片機更多應用到高性價比的場合。AT89C2051單片機有20個引腳，電源引腳2根，外接晶體振蕩器引腳2根，復位引腳1根以及P1、P3口可編程I／O引腳15根。AT89C2051單片機的引腳圖如圖2所示。