51单片机的多通道温度采集处理系统设计+仿真图+源码(4)
(3) DS18b20 外部电源供电方式
DS18b20的外部电源供电方式如图7所示。DS18B20的I/O线不需要强力上拉，没有电流供应不足的问题，可以保证转换精度，在总线理论上同时可以挂接任何数量的DS18B20传感器，组成的多通道温度采集处理系统。注意：在外部电源供电方式下，DS18B20引脚GND不能悬空，否则无法转换温度，温度总是为85℃。
图7 DS18b20 的外部电源供电方式
3.2.4 DS18b20的测温原理
DS1820的测温原理图如图8所示。
图8 DS18b20的测温原理图
高温度系数随温度变化其振荡频率明显改变[5]，所产生的信号作为计数脉冲输入2。计数器1和温度寄存器设定对应于-55℃基数值。由计数器1对低温度系数的晶体为减法计数脉冲信号，当计数器1的预置值减为0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将被重新加载，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0，DS18b20测温原理的停止温度寄存器的值的累加，那么温度寄存器中的数值即是测得的温度。
在正常测温条件下，0.5℃为DS18B20温度分辨率，可以使用下面的方法来获得高分辨率的温度测量结果。读暂存器命令（BEH）由DS18B20提供，读出温度测量的分辨率为0.5℃，然后去掉测量结果中的最低有效位（LSB），得到的整数部分TZ为所测量的实际温度，然后用BEH指令计数器1的剩余CS和每度计数值的CD。考虑到DS18b20测量温度的整数部分限制在0.25℃、0.75℃，实际温度TS可以用下面公式1：
(1)
4. 模块设计
模块设计包括晶振电路模块、复位电路模块、温度采集模块、显示电路模块、报警电路模块、键盘模块和通信模块。
4.1 晶振电路和复位电路
4.1.1 晶振电路
AT89C51单片机的时钟信号通常用内部振荡和外部振荡两种方式。引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器连接，就形成了内部振动模式。由于单片机具有高增益反相放大器，当外接晶体振荡器时，构成一个自激振荡器并产生时钟脉冲振荡。通常使用12MHz、6MHz或24MHz的晶体振荡器。以下是内部振荡器模式。晶振电路图如图9所示。
图9 晶振电路
电容C1，C2起稳定振荡频率，快速启动的作用，电容值为5-30pf。内部时钟信号的振荡模式是相对稳定的。外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内，这种方法适合用于使单片机的时钟与外部信号保持一致[6]。
XTAL1和XTAL2是输入和反相放大器的输出，外部接石英晶体和振荡电容，构成片内时钟振荡模式。振荡周期是指单片机外部石英晶体振荡器的周期。当时钟起振时，产生一定频率的时钟信号，单片机可以一步一步在时钟信号的控制下完成自己的工作，与整个系统的周期有关的还有振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期。
4.1.2 复位电路
无论什么样的单片机，都将包括复位电路。如果在工作中的复位电路是不可靠的，有可能出现“死机”现象。所以，复位电路的好坏，直接影响系统工作的可靠性。复位电路可以使单片机内的电路初始化，能让单片机在一定的状态下运行。当AT89C51单片机复位引脚RST出现超过5ms的高电平时，单片机完成复位操作，如果RST文持在高电平状态，单片机就一直是循环复位状态，而无法执行程序，所以单片机复位后要脱离复位状态。
AT89C51复位电路有两种方法，分别是上点复位和按键复位。该设计是按键复位，即用电阻、电容和按键组合起来使复位电路更简洁。