万志强 张晴晴 王晨 黄金霖

摘 要：温度是环境参数的一个重要参考值，在许多的储存条件下，都要对环境的温度进行实时监控，本文介绍了一种基于ds18b20传感器温度信号采集的实现，分析了基于该型号传感器温度信号采集的软件程序的设计、硬件电路的搭建，最后实现了在粮食的储存过程中对温度信号的检测。

关键词：温度；传感器；ds18b20；信号采集

中图分类号：TH83文献标识码：A

对温度进行检测是仓库储存过程中的一个重要依据，本文主要介绍温度信号的采集实现的硬件电路，以及温度信号采集所采用的温度传感器。本问着重就温度信号的采集和硬件电路给予阐述。

1 温度信号采集

在粮食储存过程中，温度是重要的参考量，对温度的处理也就显得尤为必要。在温度检测上，现在主要是采用温度传感器来进行温度信号的采集，因此对温度传感器的选择，就显得尤为重要，好的温度传感器可以实现温度信号的精确采集、信号损失少、抗干扰能力强。[1]

1.1 传感器的选择

温度传感器是采集温度信号的重要装置。常见的温度传感器有热敏电阻型，热电偶型及数字式集成温度传感器等。本文中选用的温度传感器是美国Dallas公司的DS18B20数字式温度传感器。[2]

DS18B20温度传感器的特点是：

（1）供电电压的适应范围宽。（2）采用单线接口。（3）多个DS18B20温度传感器可以实现多点组网测量温度。（4）使用方便，DS18B20把传感器和转换电路都封装一起。（5）测量精度高。（6）抗干扰能力强。（7）有自我保护功能。

1.2 DS18B20数字温度传感器的工作方式

DS18B20数字温度传感器是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，[8]这种类型的传感器一个显而易见的好处就是温度测量系统中抗干扰能力强。采用该温度传感器来采集温度信号的优点是：结构简单可靠、获取的信号精度高、资源占用少和搭建硬件架构上便于实现，以下是几种该信号温度传感器硬件上的电路原理图。

1.2.1寄生电源供电方式

DS18B20温度传感器在寄生电源供电方式下的电路图如图1所示，温度传感器在此种供电方式下工作，用于采集信号的供电从引脚2引入、即信号端口上。借助于DS18B20温度传感器的内部集成电容，端口2处于高电平时，能量储存，端口2处于低电平时，传感器的内部集成电容提供电能。采用此种供电方式时，若要测量结果保持一个高的精度，在输入/输出端口必须提供要求的电能。[3]DS18B20温度传感器采用该种供电方式下工作的优点是：（1）当要实现远距离温度测量而又不便提供本地电源的情况下可以不需提供；（2）资源占用少，只需占用一条端口；（3）读取ROM数据的数据可以补借助于常规电源。

1.2.2寄生电源强上拉供电方式

图2所示的是DS18B20温度传感器供电方式为寄生电源强上拉供电方式下的电路图，实际上，采用寄生电源供电方式采取温度信号还是有一些弊端，要改变这种弊端，一个方法是采用强上拉供电方式。采取寄生电源强上拉供电方式优点是，相较于传感器在寄生电源供电方式下供电有时的不充足，在强上拉供电方式下传感器可以獲得充足的电量保证。缺点是较寄生电源供电方式相比，资源占用相对较高，需要占用二条数据端口。

1.2.3外部电源供电方式

DS18B20温度传感器供电方式应用最多的是外部电源供电，电路图如图3所示，传感器应用这种供电方式的优点是，传感器运行稳定、测量结果可靠、抗干扰能力强，硬件电路上实现也较为简单。[5]采用这种供电方式特别值得注意的是，传感器的GND接地端不能为空，如果为空，测量的结果值一直是85℃。

2 温度测量程序设计

DS18B20数字式温度传感器一般要和一个微处理器联系，微处理器起控制作用，依据传感器的通讯协议，对温度传感器起控制作用的的微处理器完成温度信号采集和转换需要经过三个步骤：第一，每次在对传感器读写之前，都要先对温度传感器进行复位操作；第二，在第一步操作成功后，发出ROM指令；第三，在复位和ROM指令发出后，最后发送RAM指令。在完成上述的三个步骤后，最后对温度传感器进行预定的操作[6][7]，DS18B20温度传感器采集温度信号的程序流程图如下图4所示：

参考文献：

[1]杨荣辉.电容式粮食水分仪的研究.沈阳：沈阳工业大学，2003.

[2]张永林，张连全.刘文生.粮食水分在线测量评述.武汉工业学院学报，2003.

[3]胡俊刚.现代核磁共振技术在食品科学中的应用[J].食品研究与开发，2000，21（1）：11-15.

[4]王素红，张晓旭.基于CSY热敏式温度传感器实验方法改进.大学物理实验，2011.

[5]沈晓玲.NTC热敏电阻的研究.龙岩：龙岩学院学报，2006.06.

[6]徐亦朱.DS18B20可编程分辨率的单总线数字温度计[J].马鞍山：安徽工业大学，2007.

[7]王冬，来羽，王会良.Protel DXP 2004 应用100例[M].电子工业出版社，2011.01.

[8]刘建国.谷物干燥机微机自动监控系统的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2002.12.

作者简介：万志强（1985-），男，汉族，硕士，安徽机电职业技术学院数控工程系，助教，研究方向：数字化设计与制造、数控技术；张晴晴（1984-），女，汉族，安徽机电职业技术学院电气工程系，讲师，研究方向：电机控制、电子技术。