一線總線在智能建筑溫度檢測(cè)中的應(yīng)用

2 一線總線器件及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
智能建筑溫度測(cè)試系統(tǒng)要求的測(cè)溫范圍為-40℃～120℃，誤差為±1．5℃。其中智能建筑內(nèi)外部環(huán)境的測(cè)溫范圍為－40℃～45℃；通風(fēng)道測(cè)溫范圍為－30℃～120℃；水管內(nèi)水溫測(cè)溫范圍為O℃～100℃；根據(jù)各區(qū)域所需冷暖熱量的多少調(diào)節(jié)冷熱水量及空調(diào)送風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。綜合上述測(cè)溫范圍及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性，選擇基于一線總線的數(shù)字溫度傳感器DS18820實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。采用DALLAS公司的一線總線通信協(xié)議，所有與測(cè)量主機(jī)的數(shù)據(jù)通信均通過一條數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)使用單一主機(jī)控制一個(gè)或多個(gè)從屬器件，所有主從器件通過漏極開路或三態(tài)端口連接到數(shù)據(jù)總線，每個(gè)器件在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)釋放總線。
2．1 DS18820簡(jiǎn)介
DS18820是一款可組網(wǎng)的數(shù)字式溫度傳感器，支持直接數(shù)字輸出，零功耗等待，無需外部調(diào)理電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。適應(yīng)電壓范圍在3．0～5．5 V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；雙向通訊通過單總線接口串行方式實(shí)現(xiàn)；通過編程可直接讀出 9～12位分辨率的數(shù)字溫度值，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為93．75～750 ms，對(duì)應(yīng)溫度分辨率為0．5℃～0．062 5℃；溫度測(cè)量范同為－55℃～125℃，其中－10℃～85℃之間測(cè)量精度可達(dá)±0．5℃；64位全球唯一編碼保證聯(lián)網(wǎng)可靠尋址。DS18820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1中D0為數(shù)據(jù)輸入／輸出端，該引腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平。VDD是外部+5 V電源端，不用時(shí)接地。

2．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
測(cè)量主機(jī)的總線接口卡采用一線總線指令卡，指令卡一側(cè)接主機(jī)USB端口，另一側(cè)向現(xiàn)場(chǎng)提供總線。指令卡從USB接口獲取電流，向總線上所有微功耗組件統(tǒng)一供電，避免不同信號(hào)源和電源共處一個(gè)系統(tǒng)中的交互影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力。通過把USB端口轉(zhuǎn)化為虛擬串口實(shí)現(xiàn)主機(jī)和總線的通訊，使用標(biāo)準(zhǔn)串口編程實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)讀寫。一線總線技術(shù)使用分度號(hào)定義傳感器。指令卡把已處理信號(hào)和對(duì)應(yīng)分度號(hào)、通道號(hào)送入主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。DS18820的引腳DQ接一線總線數(shù)據(jù)線，VDD和GND引腳接總線地線，總線與一線指令卡對(duì)應(yīng)的DQ、GND接線端相連。由于溫度信號(hào)實(shí)時(shí)性要求較低，采用數(shù)據(jù)總線供電(寄生供電)方式，VDD端無需接外部電源，DS18820從數(shù)據(jù)總線取電。