一种基于DS18B20的温度采集新方案

2011-06-23 10:56:16来源: 互联网

0 引言

    温度监控系统在工业、农业和医疗领域拥有很大的应用价值和前景。随着计算机技术、测量技术和无线通信技术的发展,传统的人工监控由于存在很多缺点,正在逐渐被电子监控所代替。现有的一根I/O线上连接多个DS18B20的数据采集方法,在DS18B20接入系统之前,需要采用人工方式将DS18B20的64位ROM序列号逐一读出,并在单片机程序中或外部存储器中进行存储。这种方法给DS18B20物理位置的确定带来了困难,特别是当更换出现故障的DS18B20时,这个问题变得尤为突出。

    因此,本课题通过采用软件编程与硬件设计相结合的方式,解决了在AVR单片机与DS18B20结合的测温系统中数字传感器的更换问题。在本课题提出的解决方案中,数据采集模块采用低功耗AVR单片机-Atmega16、单总线数字温度传感器DS18B20以及外部存储器-低能耗串行EEP-ROM。系统根据DS18B20数量的多少,可以选择基于MAX485的有线组网,也可以选择基于nRF905或ZigBee的分布式无线组网。

1 DS18B20简介

1.1 概述

    DS18B20是由美国DALLAS(达拉斯)公司生产的高性能单线数字式温度传感器。该传感器提供9到12位温度读数;可实现-55℃到+125℃范围内的温度测量,增量值为0.5℃。现场测量的温度值通过单总线接口传给微处理器,多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上。因此,在实际应用中可以在多个不同的地方放置DS18B20,并将这些传感器接在同一条单线总线上,由一个单片机进行控制。对DS18B20数字传感器供电有两种方式:一是寄生电源供电;二是外部电源供电。每个DS18B20在出厂时都有一个唯一的64位编号,存放在内部ROM中。

1.2 引脚说明

    DS18B20只有三个引脚:一个是GDN(电源地);一个是VDD(当采用寄生电源供电时,VDD接地;若采用外部电源供电时,VDD接工作电源  );还有一个引脚是DQ(数据输入/输出引脚)。

1.3 硬件电路

1.3.1 寄生电源供电电路


a.JPG

1.3.2 外部电源供电电路

b.JPG


    采用寄生电源供电时,VDD引脚必须接地,由I/O引脚为DS18B20提供电源电流。采用外部电源供电时,VDD接外部电源,为DS18B20提供电源电流。寄生电源有双重优点:a.利用此引脚,远程温度检测无需本地电源;b.缺少正常电源条件下也可以读ROM。但是这种供电方式无法保证在数据转换期间的供电,从而DS18B20无法进行精确地温度转换。当多个DS18B20挂在同一根I/O线上并同时进行温度转换时,这个问题变得更加明显。所以本课题采用外部电源供电方式,以达到提高温度转换精确度的目的。

1.4 内部结构

    DS18B20内部主要包括:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。如图3所示:

c.JPG

1.4.1 64位光刻ROM

    用于存储64位序列号。该序列号是DS18B20的唯一编号,在出厂前被光刻在64位ROM中。DS18B20在与单片机通信时,用此序列号以区别其它传感器。64位序列号可以看作是DS18B20的地址序列码。    64位光刻ROM的位排列是:低8位是产品类型标号;接着的48位是该DS18B20的自身序列号;最后高8位是低56位的循环冗余校验码,该8位又被单独提出,称为CRC发生器,主要是实现串行通信中的数据校验,判断接收的数据是否正确。64为序列号的作用,是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20。

1.4.2 非易失性温度报警触发器

    DS18B20的温度报警触发器TH和TL各由一个非易失性EEPROM字节构成,如果没有对DS18B20使用报警搜索指令,可以作为一般的EEPROM存储器使用。利用每个DS18B20唯一的序列号可读取同一根I/O线上的多个DS18B20的温度数据,利用I/O端口号和已经写入层数信息的DS18B20的温度报警触发器(TH和TL),可将每个DS18B20的温度数据和其物理位置对应起来。因此在DS18B20安装之前,就需将DS18B20所在层的信息写入到温度报警触发器(TH和TL)中。

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关键字:DS18B20  AVR单片机  单总线

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0623/article_2782.html
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