數(shù)字溫度測(cè)量模塊LTM8003及其應(yīng)用
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摘要：LTM8003是一種新型數(shù)字溫度傳感器模塊，該模塊具有管理512個(gè)數(shù)字溫度傳感器的能力，它可利用其自身的RS-485口來和上位機(jī)一起構(gòu)成數(shù)字多點(diǎn)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于糧食、檔案庫等行業(yè)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，文中介紹了該模塊的特點(diǎn)、命令集及典型應(yīng)用。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/255615.htm關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度傳感器 測(cè)溫網(wǎng)絡(luò) 一線總線 DS18B20 LTM8003
1 概述
DS18B20是美國(guó)DLALAS公司生產(chǎn)的一種新型“一線總線”數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有接口簡(jiǎn)單、測(cè)溫范圍寬、測(cè)溫精度高等特點(diǎn)，其“一線總線”便于構(gòu)成測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)，可大大降低連線費(fèi)用。但該模塊在構(gòu)成大型測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)也存在一些不足，如測(cè)量距離短，“一線總線”允許掛接的傳感器數(shù)量較少、溫度讀寫時(shí)序要求嚴(yán)格、溫度采集過程復(fù)雜等，這些缺點(diǎn)限制了它在大規(guī)模測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)中的。
LTM8003是北京長(zhǎng)英新業(yè)數(shù)碼科技公司的產(chǎn)品，該模塊可獨(dú)立完成512個(gè)“一線總線”數(shù)字溫度傳感器的溫度采集及管理，當(dāng)其和上位機(jī)采用RS-485組網(wǎng)應(yīng)用時(shí)（一臺(tái)上位機(jī)可管理128臺(tái)LTM8003模塊），可輕松構(gòu)成萬點(diǎn)數(shù)字公測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)。LTM8003的二極分布式結(jié)構(gòu)可以使大型測(cè)溫結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、明了，又便于維護(hù)。
2 LTM8003結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
LTM8003模塊內(nèi)部采用雙CPU結(jié)構(gòu)，
其中一個(gè)CPU用于數(shù)字溫度傳感器的管理及溫度采集，另一個(gè)則用于網(wǎng)絡(luò)通信，這樣，溫度數(shù)據(jù)的采集和網(wǎng)絡(luò)通信便可以相互隔離，從而大大縮短了數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量周期，提高了數(shù)據(jù)采集速度。該模塊采集512點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)僅需8.5s時(shí)間，LTM8003主要特性如下：
●可支持美國(guó)DALAS“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器DS1820、DS18B20、DS1822等；
●測(cè)溫點(diǎn)數(shù)為1～512點(diǎn)；
●測(cè)溫范圍為-55～+125℃；
●測(cè)溫精度為±0.5℃；
●測(cè)溫分辨率為9～12位（0.0625℃）；
●測(cè)溫速度大于60點(diǎn)/s；
●支持傳感器二線或三線聯(lián)接方式；
●可自動(dòng)識(shí)別傳感器數(shù)量、ID自動(dòng)排序；
●與上位機(jī)采用RS-485通信，一臺(tái)上位機(jī)可帶128個(gè)模塊；
●信號(hào)光電隔離，隔離電壓大于2500V；
●波特率可在9600/19200/38400中選擇；
●在485總線上的傳輸距離為1200m；
●具有±15kV的ESD防護(hù)能力；
●支持synall、組態(tài)王等組態(tài)軟件；
●采用符合GB12476.1-90及IEC61241-1-1防爆標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼，密閉性好，防熏蒸；
●具有過壓、過流、突波、隔離、雷擊保護(hù)功能；
●使用12V/24V/48V直流電源；
●電源功耗為6～15W；
●具有數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)?zāi)芰Γ?/font>
●具有看門狗電路。
3 LTM8003模塊的引腳功能
LTM8003具有8個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)電纜通道，
因此可連接8路數(shù)字溫度傳感器，每路可連接傳感器的個(gè)數(shù)為1～64。其連接方式為干線制或三線制，圖1所示是其連接方式示意圖。通常推薦采用三線制的連接方式，LTM8003模塊的外形及接口如圖2所示，其各接線端子及引腳說明如下：
CHX（0～7）：測(cè)試電纜電源線，接傳感器Vcc端；
GND：測(cè)試電纜地線，接傳感器GND端；
DLX（0～7）：分支器控制線，接電纜分支LTM8120的DL信號(hào)；
DATA+：RS-485+；
DATA-：RS-485-；
24V+：接24V直流電源正端；
GND（24V）：接24V直流電源地線。
4 LTM8003使用特點(diǎn)
LTM8003模塊在使用時(shí)具有以下一些特點(diǎn)：
（1）可適應(yīng)惡劣一半，LTM8003使用了隔離電源，因?yàn)?4V的電源GND與傳感器的GND是分開的；
（2）LTM8003可自動(dòng)識(shí)別傳感器數(shù)量并自動(dòng)為傳感器排序，從而大大方便了系統(tǒng)維護(hù)。同時(shí)克服了“一線總線”器件固有的排序無規(guī)律的特點(diǎn)，從而使現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用更簡(jiǎn)單。其自動(dòng)排序過程如下：如果通道0掛接了4個(gè)傳感器a,b,c,d，則第一次上電后自動(dòng)排序?yàn)閍,b,c,d，如因某傳感器故障更換了一個(gè)傳感器，則該傳感器自動(dòng)取代原傳感器序號(hào)。若b環(huán)換e則自動(dòng)排序?yàn)閍,e,c,d，如新增傳感器f，則f自動(dòng)添加到最后。
（3）LTM8003使用時(shí)可以和上位機(jī)及傳感器構(gòu)成二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，即上位機(jī)的RS-485網(wǎng)和傳感器的“一線總線”總線網(wǎng)絡(luò)。
（4）“一線總線”通信距離主要與三個(gè)因素有關(guān)，一是同一根測(cè)溫電纜上的數(shù)字傳感器個(gè)數(shù)；二是測(cè)溫電纜的線間電容和導(dǎo)線電阻；三是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的干擾情況。因此提高測(cè)溫距離的關(guān)鍵是選用線間電容小、屏蔽特性好的通信電纜。LTM8003模塊在使用雙絞線且每一根測(cè)溫電纜連接傳感器數(shù)量小于64的情況下，可保證8根測(cè)溫電纜的任何一根通信距離大于200m。
5 LTM8003的命令集
LTM8003命令的主要作用是完成上位機(jī)對(duì)模塊的配置管理和溫度采集任務(wù)。模塊為了避免多個(gè)設(shè)備在同一時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)而導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)，所有的RS-485網(wǎng)的通信均由位機(jī)控制，并采用上位機(jī)主導(dǎo)的命令/響應(yīng)方式，而模塊則不斷巡檢采集各傳感器溫度值。
LTM8003命令的語法模式為：
[命令符][地址][命令][數(shù)據(jù)][回車]
所有的命令以命令符開始，共五個(gè)合法命令符：$、#、%、@、。命令符后面的兩個(gè)字符地址用于區(qū)別目標(biāo)模塊，兩個(gè)字符命令緊跟在地址后面，不同的命令有不同的數(shù)據(jù)。所有命令都以回車結(jié)束。
LTM8003模塊的命令表如表1所列。
表1 LTM8003模塊命令表
| 命令語法 | 命令名 | 命令描述 |
| %AANNT TCCFF | 參數(shù)配置 | 設(shè)定配置參數(shù) |
| #AAN | 讀指定通道溫度值 | 返回指定模塊指定有測(cè)溫點(diǎn)的溫度值 |
| #AA8 | 讀所有通道溫度值 | 返回所有通道測(cè)溫點(diǎn)的溫度值 |
| $AA@ | 讀配置狀態(tài) | 返回指定地址模塊的配置參數(shù) |
| $AA6 | 讀通道狀態(tài) | 返回指定地址模塊所有通道的狀態(tài) |
| $AAF | 讀版本號(hào) | 返回指定地址模塊的軟件版本號(hào) |
| $AAM | 返回模塊名稱 | 返回指定地址模塊的名稱 |
| AAN | 讀指定通道ID號(hào)碼 | 返回指定地址模塊指通道的所有ID號(hào)碼 |
| AA8 | 讀所有通道ID號(hào)碼 | 返回指定地址模塊的所有ID號(hào)碼 |
| AA9 | 模塊重讀傳感器ID號(hào)碼 | 刷新指定地址模塊傳感器的ID號(hào)碼 |
| *AAN | 讀指定通道編號(hào) | 返回指定地址模塊指定通道的所有傳感器編號(hào)碼 |
| 注：1.以上命令均為ASC字符。2.每條命令均以回車符（cr,0dh）為結(jié)束符。 | ||
由于LTM8003模塊支持組態(tài)軟件，所以可以很容易的由組態(tài)王等組態(tài)軟件來構(gòu)成上位機(jī)監(jiān)控采集界面。
6 典型應(yīng)用
LTM8003具有管理512個(gè)數(shù)字溫度傳感器的能力，利用其自身的RS-485口，可以和上位機(jī)一起構(gòu)成數(shù)字多點(diǎn)測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于糧食、檔案庫等行業(yè)的溫度監(jiān)測(cè)中，其具體應(yīng)用領(lǐng)域有：
●糧庫糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
●樓宇自控系統(tǒng)；
●倉儲(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
●空調(diào)火車車箱溫度測(cè)量系統(tǒng)；
●冷庫測(cè)量系統(tǒng)；
●發(fā)酵池罐溫度；
●電池溫度測(cè)量；
●配電柜觸點(diǎn)溫度測(cè)量；
●中央空調(diào)系統(tǒng)；
●農(nóng)業(yè)溫度大柵；
●供熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
●電纜溝溫度監(jiān)測(cè)。
筆者采用LTM8003設(shè)計(jì)的全數(shù)字化糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案如圖3所示。為了該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，其測(cè)量電纜采用主傳輸線+測(cè)溫電纜連接器+測(cè)試電纜的方式，并將測(cè)溫電纜及測(cè)溫點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了合理分配。
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