单线数字温度传感器ds18b测温系统中的应用-read.docVIP

基于单总线数字温度传感器的分布式测温系统 金 懿， 刘彭义， 张葡青 （暨南大学 物理系，广东 广州 510632） [摘 要] 阐述一种新型单总线数字温度传感器DS18B20，以及利用单总线数字输出特点和微机、89C51单片机构成的分布式测温系统，并介绍了该系统软、硬件设计。 [关键词] 单总线 温度传感器 分布式 单片机 [中图分类号] TP273 [文献标示码] A [文章编号] DS18B20是美国DALLAS公司的新一代单总线数字温度传感器，其单总线是将地址线、数据线、控制线合三为一根信号线，实现了一信号线上进行双向数据传输，最大限度使通讯线数量减到最少，使系统构成更趋于简单化。该系统是以PC机为上位主机，以单片机为核心的数据采集为下位机，单片机只需一根端口线就能与多个DS18B20串接和通讯，单片机通过串行口跟PC机连在一起，构成三位一体的主从分布式控制系统。该系统具有温度检测、显示、打印和故障自检等多种功能。 1 数字温度传感器DS18B20的特性 DS18B20单线数字温度传感器是新一代温度传感器，它具有微型化、低功耗与其它温度传感器相比，具有以下特性： 将被测温度直接转换为计算机可识别的数字信号输出，使用中不需要任何外围设备，避免了传统 温度传感器存在的参数不一致，所造成电路重新调试的问题，克服了模拟温度传感器互换性差的缺点； (2) 独特的单线接口方式，仅需要一条线与微处理器连接即可实现双向通讯。 (3) 每个DS18B20都含有一个唯一的序列号，允许多个DS18B20并联在同一总线上，支持多点组网功能， 实现多点测温。 测温范围为-55℃～+125℃,在－10℃ ～+85℃时其精度为0.5℃。 在93.75ms～750ms内将温度转换为9～12位数字量位数输出，结果已串行传送。 非易失性温度限制触发器TH和TL存储用户通过软件写入的限制温度的上下限值。 有5条关于ROM的操作命令、6条关于存储器的操作命令。 含寄生电源，既可单总线供电，也可用外部电源供电。并具有良好的负压特性，当电源极性接反时， DS18B20虽然不能正常工作，但不会发热而损坏。正是由于DS18B20有以上特性，它在解决各种误差分析、可靠性和系统优化等方面比传统温度传感器有极大的优势。 2 DS18B20操作协议 一般较小的硬件需要相对复杂的软件进行补偿,由于DS18B20与单片机间采用串行数据传送，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”。所以系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行,否则将无法读取测温结果。操作协议为: 初始化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→数据处理。DS18B20单总线上所有处理均有初始序列开始。 为了识别已连接到单总线上的数字温度传感器，处理器先向DS18B20发送一个持续480～960us的低电平信号，然后进入输入模式释放总线，在检测到I/O引脚上升沿之后，等待15～60us，当DS18B20接收到上述时序信号时会 在单数据线上产生一个60us～240us的低电平信号来表示就绪状态。如果由DS18B20所返回的低电平持续时间少于60us，则表示就绪信号无效。主机要重新发送初始化时间序列，DS18B20初始化时序如图1所示[1]。 在测温系统中，主机可通过符合ROM命令的64位 ROM代码中找到一个唯一与ROM代码相符的DS18B20。 DS18B20读写时序主要有存在脉冲、复位脉冲、读 时间片和写时间片等操作。芯片本身带有命令集和存储 器，处理器通过发出控制命令，对芯片存储器进行读写。所有这些信号除“存在脉冲”由DS18B20产生外，其它均有处理器产生。 3 分布式测温系统原理 3.1由下位机与DS18B20组成的温度数据采集系统 本系统利用DS18B20完成温度采样及转换工作，而单片机89C51起实时控制及通讯作用。使用时，将多个DS18B20与单片机一位口线相连,形成多点测温,如图2所示。由于DS18B20单线制，因此发送、接收口最好分开，我们把89C51的P1.0口作发 送口Tx，P1.1口作接收口Rx[2]。这样做可使读写在操作上分开， 读写分开操作，使每一路可挂接DS18B20数十片，距离可达约50 米，同时可消除信号竞争问题。如用一个口时仅能挂8片，DS18B 20距离仅为20米左右。 利用单片机的多根I/O口线来驱动P1.0～P1.7共8条数据线， 做成4路数据采集口。在每一路我们为了保险仅连接十片DS18B20， 一块单片机就能连接40个DS18B