随着现代科技的发展，温度测量在各个领域应用越来越广泛，同时温度测量技术也被人们所异常关注。多功能温度测量仪就是一个典型的例子，运用单片机技术，向数字化，智能化方向发展。在此介绍一种多功能温度测量仪，既可以测量环境温度、又能测量人体温度，达到快响应、数字显示温度值，并且具有高温报警的目的。
1、硬件电路设计
1.1温度传感器
采用dallas公司的温度传感器ds18b20作为温度采集器件，ds18b20的内部结构主要由64位rom、温度灵敏元件、内部存储器和配置寄存器4部分组成，如图1所示。
（1）64位rom。它的内容是64位序列号，它可以被看作是该ds18b20的地址序列码，其作用是使每个ds18b20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个ds18b20的目的。
（2）温度灵敏元件。它完成对温度的测量，测量后的结果存储在2个8b的温度寄存器中。
（3）内部存储器。内部存储器包括一个高速暂存ram和一个非易失性的可电擦除的e2prom，后者存放高温度和低温度触发器th、tl以及配置寄存器。
图1ds18b20的内部结构
ds18b20具有以下特点:
（1）*的单线接口方式，与单片机连接时仅需要一条口线;（2）测温范围为-55~+125℃，在-10~+85℃范围内精度为±0.5℃;（3）通过编程可实现9~12位的数字读数方式;（4）用户可自设定非易失性的报警上下限值;（5）外围电路简单，使用时不需要外围元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0~5.5v无需备用电源;（6）ds18b20有to92、soic及csp封装，本测量仪选用ds18b20的外形及引脚排列如图2所示，其中vdd为外接供电电源输入端，gnd为公共地，dq为数字信号输出端。
图2ds18b20的外形及引脚排列
基于以上特点，采用ds18b2使得硬件消耗更少，系统设计更灵活、方便，价格更便宜，体积更小。
1.2硬件电路设计
系统硬件电路如3所示。
图3系统硬件电路图
包括信号采集、系统控制、数字显示、高温报警四个部分。传感器ds18b20为信号采集器件所采集到的温度信号，通过内部处理由传感器的dq端送到单片机p3.2端口，经单片机的计算处理后，由p0口和p1口分别作为4位共阳数码管的段控信号和位控信号，共同完成对所测温度值的数字显示，zui高位是符号显示，如显示负号“-”时，表示当前温度是负温度，否则为正温度;由p2.0端口控制蜂鸣器，当测量的温度超过“预设报警温度”时，发出提示音报警;p2.1~p2.3端口来控制黄、绿、红3个发光二极管分别表示低温、正常、高温三种温度状态。石英晶体jt和电容c2，c3共同组成晶振电路;电容c1、电阻r13、sb共同构成复位电路;其中电阻r13为下拉电阻，sb为手动复位按钮。
2、软件设计
为了便于子程序的调用和维护系统，程序遵循标准化、模块化的原则，主要完成包括读ds18b20温度数据、数据的整理转换、温度显示、报警等模块的设计。由于程序任务相对较少，结构相对简单，本系统由主程序和多个子程序组成，采用顺序性结构主程序流程。
2.1软件设计要点
由于ds18b20采用的是单线总线协议方式，即在一条数据线上实现数据的双向传输，而单片机硬件上不支持单总线协议，因此必须采用软件方法来模拟单总线的协议是序来完成对ds18b20芯片的访问。
由于ds18b20是在一根i/o线上读写数据，因此对读写的数据位有严格的时序要求，它有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将单片机作为主设备，ds18b20作为从设备，而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求ds18b20回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。
2.2软件设计
创新点在温度显示模块引入“显存”的概念，用“显存”直接映射到显示子程序，便于程序的移植，更便于以后的组建多点的温度检测网络，或嵌于其他监测系统。
程序片段如下:
2.3主程序流程图
主程序流程如图4所示。
图4主程序流程图
3、实物运行与测试
测试方法:用水银温度计和温度测量仪同时对同一空气环境、水、人体进行测量，详细记录每次测量数据，并进行数据对比。测试结果如表1所示，结果显示误差仅±0.2℃。
表1实物运行测试对照表
4、结语
运用温度传感器ds18b20和单片机8051等设计并制作的温度测量仪，用较低的成本实现了温度的测量与显示。该测量仪采用的元器件价格低廉又容易获得，具有硬件结构简单、响应快、显示直观等优点，并且元器件ds18b20单总线结构具有很强的扩展性.还可以组建多点的温度检测网络该方案设计温度监测系统，应用前景广泛。