51单片机的多通道温度采集处理系统设计+仿真图+源码(3)
3. 器件的选择
主要论述了单片机和DS18b20这两个器件。
3.1 单片机AT89C51
单片机的外部引脚图如图3所示。
图3 单片机的外部引脚图
(1) VCC（40脚）：+5V电源[2]。
(2) VSS（20脚）：数字地。
(3) XTAL1（19脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。
(4) XTAL2（18脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源时，本脚悬空。
(5) RST (RESET，9脚) 复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。
(6) EA/VPP（31脚）引脚第一功能，外部程序存储器访问允许控制端。引脚第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。
(7) ALE （30脚）ALE为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中。
(8) PSEN（29脚）片外程序存储器读选通信号，低电平有效。
3.2 温度传感器DS18b20
3.2.1 DS18b20的性能特点：
(1) 独特的单总线接口只需要一个通信端口引脚[3]。
(2) 每个设备都有一个独特的64位串行码存储在ROM上板。
(3) 多点能力，简化了分布式温度传感应用。
(4) 无需外部元件；可通过数据线供电；电源电压范围为3.0V至5.5V。
(5) 测量温度从55°C ~125°C（67°F ~ 257°F）；精度为±0.5°C。
(6) 温度计的分辨率是用户可选择从9位到12位；将温度转换为12位数字在750ms（最大）。
(7) 用户可定义的易失性（NV）设置报警；报警搜索命令和地址识别设备的温度是外部程序限制（温度报警状态）。
(8) 可在8引脚SO，8引脚SOPu和3引脚TO-92封装。
(9) 应用范围包括恒温控制系统，工业、消费品、温度计或者任何热敏感系统。
3.2.2 DS18b20封装及管脚
DS18b20采用3脚封装或者8脚封装，DS18b20的管脚及封装图如图4所示 。
图4 DS18b20的管脚及封装
3.2.3 DS18b20与MCU接口设计
(1) DS18b20 寄生电源供电方式
图5 DS18b20的寄生电源供电方式
在寄生电源供电模式下，能量从DS18B20单信号线吸收。DS18b20的寄生电源供电方式如图5所示。在信号线的DQ处于高电平的时候可以把能量储存在内部电容里，而消耗电容上的电能工作在信号线处于低电平的时候，直到高电平的到来再给电容充电。
寄生电源的优点：
① 远程温度检测不需要本地电源；
② 没有电源的情况下也能完成ROM的读操作。
为了使DS18B20得到精确的温度转换[4]，I/O线必须在温度转换期间提供足够的能量，因为DS18B20在温度转换的时候工作电流达1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O口线进行多通道温度采集处理时，只有4.7KΩ上拉电阻不能提供足够的能量，不然将导致温度误差太大或者无法进行温度转换。因此，该电路适用于一个单一的温度传感器测量的条件下使用，不适合电池供电系统。
(2) DS18b20 寄生电源强力上拉供电方式
DS18b20的强力上拉供电方式如图6所示。
图6 DS18b20的强力上拉供电方式
为了使DS18b20在动态转换周期中以获得足够的电流供应，当操作温度转换或拷贝到E2内存时，使用MOSFET把I/O线直接接到VCC可提供足够的电流。在发出涉及任何复制到E2存储器或启动温度转换指令后，必须在最多10μ内把I/O线转换到强上拉状态。在强力上拉方式下能解决当前电流供应不上问题，所以它适用于多通道采集处理中的应用，缺点是多占用一个I/O口线进行强力上拉切换。