DS18B20在空調檢測系統(tǒng)溫度采集模塊中的應用
2013-03-20
硬件連接
2.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器
DS18B20數(shù)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(xiàn)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(wǎng)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(chǎn)品更高[1]，因此，在軸承測溫[2]、凍土區(qū)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(jié)的前兩個字節(jié)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(xié)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(wǎng)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(lián)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(yōu)點，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20，但若連接的數(shù)字傳感器數(shù)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(tǒng)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(shù)字傳感器進行并行操作，同一時間能實現(xiàn)多個輸入輸出，實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的快速讀取，從而提高系統(tǒng)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(fā)周期。這種連接方式的缺點是硬件開銷比較大。
根據(jù)空調檢測系統(tǒng)的實際需要，系統(tǒng)使用16片DS18B20構成小型溫度數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，結合單端口并聯(lián)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(shù)器，其資源性能可以滿足空調檢測系統(tǒng)溫度采集的需要。來源：熱像儀 http://www.kafenchem.com/product/thermography/
2.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器
DS18B20數(shù)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(xiàn)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(wǎng)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(chǎn)品更高[1]，因此，在軸承測溫[2]、凍土區(qū)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(jié)的前兩個字節(jié)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(xié)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(wǎng)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(lián)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(yōu)點，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20，但若連接的數(shù)字傳感器數(shù)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(tǒng)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(shù)字傳感器進行并行操作，同一時間能實現(xiàn)多個輸入輸出，實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的快速讀取，從而提高系統(tǒng)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(fā)周期。這種連接方式的缺點是硬件開銷比較大。
根據(jù)空調檢測系統(tǒng)的實際需要，系統(tǒng)使用16片DS18B20構成小型溫度數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，結合單端口并聯(lián)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(shù)器，其資源性能可以滿足空調檢測系統(tǒng)溫度采集的需要。來源：熱像儀 http://www.kafenchem.com/product/thermography/
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