DS18B20在空調檢測系統溫度采集模塊中的應用
2013-03-20
硬件連接
2.1 DS18B20數字溫度傳感器
DS18B20數字溫度傳感器溫度測量范圍為-55 ℃~+125 ℃，在-10 ℃~+85 ℃范圍內,精度為±0.5 ℃，可實現9 bit~12 bit溫度讀取。DS18B20具有一線總線的特點，可以輕松組建溫度采集網絡，并且體積小、分辨率高、抗干擾能力強，實用性和可靠性比同類產品更高[1]，因此，在軸承測溫[2]、凍土區公路路基溫度測量[3]等場合有著廣泛的應用。
DS18B20溫度寄存器中的溫度值以9 bit數據格式表示，而輸出溫度則是以16 bit符號擴展的二進制補碼形式提供，其中低8 bit用補碼表示，第9 bit～16 bit為擴展符號位。空調檢測系統所需檢測的溫度值均在0 ℃以上，這樣，只需讀取緩存9個字節的前兩個字節即可。
2.2 DS18B20硬件連接
DS18B20器件都有一個唯一的64 bit ROM地址，通過協議就能識別這些序列號，這樣多個DS18B20可以掛接在同一條單總線上，構成多點溫度采集網絡。由于DS18B20具有“單總線”的技術特點，因此可以采用兩種不同的方式連接單片機。
（1）單端口并聯連接：所有DS18B20均連接在同一條總線上，然后再連接到單片機的某個I/O端口。這種連接方式具有硬件開銷小的優點，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20，但若連接的數字傳感器數量較多，單片機需要花較多的時間才能獲得每個傳感器的序列號，會降低系統的實時性，同時使得軟件編程變得復雜。
（2）多端口并行連接：每個DS18B20獨占單片機某個I/O端口。這種并行連接方式使得單片機能夠對所有的數字傳感器進行并行操作，同一時間能實現多個輸入輸出，實現對溫度數據的快速讀取，從而提高系統的實時性，同時也使得軟件編程變得簡單，縮短了項目的開發周期。這種連接方式的缺點是硬件開銷比較大。
根據空調檢測系統的實際需要，系統使用16片DS18B20構成小型溫度數據采集網絡，結合單端口并聯連接和多端口并行連接的連接特點，每個I/O端口連接兩片DS18B20，共使用8個I/O端口，單片機與16片DS18B20連接框圖如圖2所示。DS18B20芯片的DQ端和單片機的I/O端口相連，并接上一個4.3 kΩ的上拉電阻，芯片的GND端接地線， VDD端接5 V電源線。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8 bit微控制器，具有8 KB Flash，256 B RAM，32 bit I/O口線，3個16 bit定時器/計數器，其資源性能可以滿足空調檢測系統溫度采集的需要。來源：熱像儀 http://www.mqmlro.cn/product/thermography/
2.1 DS18B20數字溫度傳感器
DS18B20數字溫度傳感器溫度測量范圍為-55 ℃~+125 ℃，在-10 ℃~+85 ℃范圍內,精度為±0.5 ℃，可實現9 bit~12 bit溫度讀取。DS18B20具有一線總線的特點，可以輕松組建溫度采集網絡，并且體積小、分辨率高、抗干擾能力強，實用性和可靠性比同類產品更高[1]，因此，在軸承測溫[2]、凍土區公路路基溫度測量[3]等場合有著廣泛的應用。
DS18B20溫度寄存器中的溫度值以9 bit數據格式表示，而輸出溫度則是以16 bit符號擴展的二進制補碼形式提供，其中低8 bit用補碼表示，第9 bit～16 bit為擴展符號位。空調檢測系統所需檢測的溫度值均在0 ℃以上，這樣，只需讀取緩存9個字節的前兩個字節即可。
2.2 DS18B20硬件連接
DS18B20器件都有一個唯一的64 bit ROM地址，通過協議就能識別這些序列號，這樣多個DS18B20可以掛接在同一條單總線上，構成多點溫度采集網絡。由于DS18B20具有“單總線”的技術特點，因此可以采用兩種不同的方式連接單片機。
（1）單端口并聯連接：所有DS18B20均連接在同一條總線上，然后再連接到單片機的某個I/O端口。這種連接方式具有硬件開銷小的優點，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20，但若連接的數字傳感器數量較多，單片機需要花較多的時間才能獲得每個傳感器的序列號，會降低系統的實時性，同時使得軟件編程變得復雜。
（2）多端口并行連接：每個DS18B20獨占單片機某個I/O端口。這種并行連接方式使得單片機能夠對所有的數字傳感器進行并行操作，同一時間能實現多個輸入輸出，實現對溫度數據的快速讀取，從而提高系統的實時性，同時也使得軟件編程變得簡單，縮短了項目的開發周期。這種連接方式的缺點是硬件開銷比較大。
根據空調檢測系統的實際需要，系統使用16片DS18B20構成小型溫度數據采集網絡，結合單端口并聯連接和多端口并行連接的連接特點，每個I/O端口連接兩片DS18B20，共使用8個I/O端口，單片機與16片DS18B20連接框圖如圖2所示。DS18B20芯片的DQ端和單片機的I/O端口相連，并接上一個4.3 kΩ的上拉電阻，芯片的GND端接地線， VDD端接5 V電源線。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8 bit微控制器，具有8 KB Flash，256 B RAM，32 bit I/O口線，3個16 bit定時器/計數器，其資源性能可以滿足空調檢測系統溫度采集的需要。來源：熱像儀 http://www.mqmlro.cn/product/thermography/
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