【正文】 線進(jìn)行終端匹配取決于數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長(zhǎng)度及信號(hào)轉(zhuǎn)換速率。 RS485總線的接線方法如圖 。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可以把傳感器驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等，與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，應(yīng)用比較廣泛的有 AD590等。 DS18B20的特性 (1) 獨(dú)特的單接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊； (2) 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用； (3) 無(wú)需外部器件； (4) 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，無(wú)需外部電源； (5) 零待機(jī)功耗； (6) 測(cè)溫范圍為 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 遞增； (7) 溫度以 9位數(shù)字量讀出； (8) 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms(典型值 )； (9) 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置； (10) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度 (溫度報(bào)警條件 )的器件； － 12－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） (11) 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng)。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過(guò)濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。即 VRM=2V2。 － 16－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓 較低，同時(shí)因?yàn)殡娫醋儔浩髟谡?、?fù)半周 () 其中， T為電源交流電壓的周期。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng) (一般有 左右的波動(dòng) )，負(fù)載和溫度的變化而變化，因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路。 表 DS18B20的引腳說(shuō)明 引腳 8腳 SOIC 5 4 3 引腳 PR35 1 2 3 GND DQ VDD 地 單線 應(yīng)用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 可選 VDD引腳 符號(hào) 說(shuō)明 DS18B20有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： (1) 64位激光 (lasered) ROM； (2) 溫度靈敏元件； (3) 非易失性溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL。 方案四：半導(dǎo)體集成數(shù)字溫度傳感器 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，新型溫度傳感器的種類繁多，應(yīng)用逐漸廣泛，并且開始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式、多總線式發(fā)展。 各種常用傳感器的應(yīng)用方案比較如下： 方案一：熱電偶傳感器 － 10－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 熱電偶傳感的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)變化。當(dāng)考慮終端匹配時(shí)，有多種匹配方案可以選擇，最簡(jiǎn)單的就是在總線兩端各接一只阻值等于電纜特性阻抗的電阻，比較省電的匹配方案是 RC 匹配，采用二極管的匹配方案節(jié)能 效果顯著。 (4) 傳輸距離有限，最大傳輸距離的標(biāo)準(zhǔn)值是 (50ft),實(shí)際上一般只能用于 5米左右的范圍內(nèi)。 圖 方案二的框圖 采用該方案技術(shù)已經(jīng)成熟，而且通過(guò)將溫度信息上傳到 PC 機(jī)，利用 PC 機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和相應(yīng)的輔助軟件，可以多角度、多需求的分析處理溫度數(shù)據(jù)，但這在工業(yè)上 大多不是必須的。 本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)有以下幾 點(diǎn)： (1) 實(shí)時(shí)巡檢功能 － 3－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本系統(tǒng)能夠同時(shí)檢測(cè) 4路溫度，檢測(cè)溫度的范圍為 55℃ ~+125℃ 。在工作時(shí)，一些要打印出拷貝，而另一些則把采集的數(shù)據(jù)饋送給主計(jì)算機(jī)處理。檢測(cè)技術(shù)和傳感技術(shù)是人們?yōu)榱藢?duì)被測(cè)對(duì)象所包含的信息進(jìn)行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列的技術(shù)措施。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，安裝方便。 1 緒論 課題背景與意義 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。它是由傳感器、測(cè)量電路、顯示記錄裝置組成。數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)了信息化的革命，在傳感器的期間結(jié)構(gòu)上采用數(shù)字化技術(shù)，使信息的采集更加方便。例如 75LBC184運(yùn)用在500m分布的 RS485網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò) 50或速率大于 ，工作可靠性明顯降低。 第三套方案是基于 RS485總線的控制網(wǎng)絡(luò)的情況下以 AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對(duì)多點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制巡檢。 (2) RS485的數(shù)據(jù)傳輸速率 為 10Mbit/s。 RS485總線上的每個(gè)收發(fā)器通過(guò)一段引出線接入總線。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用產(chǎn)品中。 ℃ PT100 德國(guó) 200℃ ~+450℃ 177。 DS18B20的主要部件的結(jié)構(gòu)如圖 ： － 13－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 DS18B20方框圖 與 DS18B20的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)單線接口，在單線接口情況下，在 ROM操作未定建立之前不能使用存貯器和控制操作，主機(jī)必須首先提供五種 ROM操作命令之一： (1) Read ROM(讀 ROM)； (2) Match ROM(符合 ROM)； (3) Search ROM(搜索 ROM)； (4) Skip ROM(跳過(guò) ROM)； (5) Alarm Search(告警搜索 )； 這些命令對(duì)每 一器件的 64位激光 ROM部分進(jìn)行操作，如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件，并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類型，在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電，把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去 (或降低 )之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來(lái)。 C 值一定，當(dāng) RL=∞，即空載時(shí) () 當(dāng) C=0，即無(wú)電容時(shí) (4) 在整流電路的 () 總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。 電源設(shè)計(jì) 工作原理：圖中為 T1 電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 V1 變?yōu)檎麟娐芬蟮慕涣麟妷?，四只整流二極管 D1~D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱 [8]。 本設(shè)計(jì)中所選擇的電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐怠? 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi)，精度為 177。為消除引線電阻的影響，一般采用三線制或四線制。當(dāng)共模電壓超出此范圍，就會(huì)影響通信的可靠直至損壞接口。因而在設(shè)計(jì)中采用RS485接口標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于方案 3，具有更高的性價(jià)比，更大的市場(chǎng)。 ○ 3 自帶 +5V和 +12V直流穩(wěn)壓電源。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程的自 由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。 基于單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于采用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)測(cè)試、微電子和自動(dòng)控制等多項(xiàng)技術(shù)，不僅具有信號(hào)采集方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)。近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī) 繼續(xù)朝著快速，高性能的方向發(fā)展，從 4位、 8位單片機(jī)發(fā)展到 16位、 32位單片機(jī)。本設(shè)計(jì)以 AT89C51單片機(jī)為設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合 DS18B20溫度傳感器、 LCD液晶顯示、 LED數(shù)碼管、 RS485遠(yuǎn)程通信、按鍵和報(bào)警幾部分電路，構(gòu)成 了遠(yuǎn)程溫度采集與顯示系統(tǒng)。傳感器主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器、模擬集成溫度控制器、智能溫度傳感器。有的儀表還具有存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)幾百到幾千組數(shù)據(jù)。用這種智能化數(shù)字式傳感器的優(yōu)勝顯而易見，而且不用進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，節(jié)省了資源。 (2) 傳輸距離遠(yuǎn) 使用 RS485 串行總線進(jìn)行傳輸， MAX485 驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，傳送距離大于 1200m，抗干擾能力強(qiáng)。上圖中，從機(jī)部分實(shí)現(xiàn)的功能幾乎和主機(jī)是對(duì)等的，但會(huì)接受主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令的指示。 RS485支持半雙工或全雙工模式，一般只需要兩根連線，所以 RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 僅僅用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的 A、 B 端連接起來(lái)，而不對(duì) RS485 通信鏈路的信號(hào)接地，在某些情況下也可以工作，但是 卻給系統(tǒng)埋下了隱患。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制作成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。 DS18B20的介 紹 DS18B20簡(jiǎn)介 DS1820 是 Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器，是世界上第一片支持“一線總線 ”接口的溫度傳感器。對(duì)于每個(gè)小容量直流電源選用線性電源 LM7805比選用開關(guān)電源更合適。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。電源電路如圖 。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來(lái)承擔(dān)濾波的任務(wù) [7]。 － 14－ 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） DS18B20在溫度測(cè)量方面的應(yīng)用 DS18B20 通過(guò)使用在板 (onboard)溫度測(cè)量專利技術(shù)來(lái)測(cè)量溫度，溫度測(cè)量電路的方框圖見圖 ：