基于单总线温度传感器的多点测温系统设计

liyf

                    ???? 0 引言
　　多点测温系统在工业领域及其国民生产中有广泛的用途。如在化工领域中，经常需要检测和控制反应釜中的液体的温度，使之能够稳定在一定的温度范围之内；在粮食储存以及加工过程中，会储存高水分的粮食，高水分的粮食极易升温发霉，因此粮食储存的测温显得尤为重要。以往的测温系统多采用热敏电阻，精度低、易损坏，且模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。
　　因此，在温度测量系统中，具有足够的精度和实时性，控制足够的精度，并且尽可能具有较低的成本，这样的产品才具有实用价值。本文采用新型数字温度传感器DSl8B20，它具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，以单片机AT89C51为控制核心完成多点测温的可行性设计方案。
　　1 DSl8B20芯片特性及管脚介绍
　　1．1 DSl8B20芯片特性
　　DSl8B20单线数字温度传感器是新一代温度传感器，它具有微型化、低功耗，与其他温度传感器相比，具有以下特性：供电电源为3．0～5．5 V；独特的单线接口方式，支持多点组网功能；温范围为-55～+125℃，在-10～+85℃时精度为±O．5℃；可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0．5℃，0．25℃，0．125℃和O．0625℃，可实现高精度测温；转换速度快；具有极强的抗干扰纠错能力；电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
　　1．2 DSl8B20引脚功能
　　DSl8B20有2种封装形式：3脚TO-92直插式(用的最多、最普遍的封装)和8脚SOIC贴片式，封装引脚如图1所示。




　　2 DSl8B20的控制时序
　　硬件结构的简单是以相对复杂的软件进行补偿，由于DSl8B20与单片机问采用串行数据传送，因此，它们之间有严格的时隙概念。单线信号包括复位脉冲、响应脉冲、写“0”、写“1”、读“1”、读“0”。
　　(1)初始化。时序见图2(a)，主机总线t0时刻发送一复位脉冲(最短为480μs的低电平信号)接着在t1时刻释放总线并进入接收状态DS1820在检测到总线的上升沿之后等待15～60μs，接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60～240μs)，如图中虚线所示。
　　初始化时序、读／写时序分别如图2(a)、图2(b)、图2(c)昕示。




　　3．2 数据采集
　　Atmel的AT89C5l单片机，内有4 kB闪烁可编程可擦除只读存储器，128 B的数据存储器空间，可直接推动LCD。由温度传感器DSl8B20采集被控对象的实时温度，提供给从机AT89C51的P1．1口，作为数据输入。
　　3．3 接口电路
　　主机的P2口接8个开关，P0与LCD相连，每条行线接10 kΩ的电阻到电源，作为上拉电阻。P2口的PO．1～PO．2作为液晶控制读／写使能端，P0．4～P0．7为LCD数据端口。
　　4 软件部分设计
　　通过以上分析计算，在加上软件编程如图4所示，即可得到多点测温。ROM的匹配先要另外写一个程序读取每个DSl8B2O的64位序列号，匹配时只需按照像往DSl8B20里写命令操作一样即可。




　　5 结语
　　本文在介绍数字温度传感器DSl8B20的基础上，采用AT89C5l单片机设计多点采集温度系统的方案，并给出了重要电路图和初始化DSl8B20程序。该方案采用从机采集多点温度，主机显示温度，主、从机之间通过RS 485通信，且具有广阔的应用前景。