多路高精度溫度采集裝置

　　摘要： 本文給出多路高精度溫度采集裝置實(shí)現(xiàn)方案。

　　關(guān)鍵詞： DS18B20;完全二叉樹

　　引言

　　在許多傳統(tǒng)行業(yè)中，多路高精度溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。電廠、石化行業(yè)、鋼鐵廠以及制藥廠等企業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在著需要進(jìn)行溫度測量的場合。利用單片機(jī)和溫度傳感器組成的專用測溫系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉的優(yōu)勢，而得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，當(dāng)電力機(jī)房中的控制柜、電纜、電容、開關(guān)過載或損壞時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，往往會(huì)導(dǎo)致事故或火災(zāi)的發(fā)生。

　　系統(tǒng)方案

　　本裝置結(jié)構(gòu)(圖1)可以大致分為：采集部分、供電電源系統(tǒng)、通訊部分。采集部分是通過主核心芯片AT89S52單片機(jī)和DALLAS最新單線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20組建采集網(wǎng)絡(luò)完成。DS18B20采集溫度測量范圍為-55~+125℃，多個(gè)DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)，通過兩種通訊方式實(shí)時(shí)上傳溫度數(shù)據(jù)，這兩種通訊方式為 RS485通訊和RS422通訊，在RS485通訊中筆者用ADI公司的串行RS485接口芯片ADM2483，它是雙電源供電，輸出和輸入完全隔離的RS485芯片，可以加強(qiáng)對有效信號的接受與發(fā)送，增加了遠(yuǎn)距離通訊的可靠性。而RS422通訊實(shí)現(xiàn)了全雙工的通訊機(jī)制，在另一端采用光耦隔離的方式，將電源和信號隔離，增加了信息傳輸?shù)恼_率和抗干擾性，保證了信息的完整性。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　采集電路

　　以AT89S52單片機(jī)為核心，外置看門狗X5045和一片11.0592MHz晶振構(gòu)成最小單片機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用AT89S52單片機(jī)的I/O口雙向傳輸數(shù)據(jù)的功能，P3.4與DS18B20一線總線連接，實(shí)現(xiàn)對DS18B20進(jìn)行讀取和寫入操作，在總線上加入一個(gè)上拉電阻，這個(gè)電阻可以根據(jù)加入網(wǎng)絡(luò)DS18B20的多少和采集距離的長短來改變電阻阻值。利用P3.0和P3.1特殊功能I/O口定義，做為通訊的收發(fā)器。P2.0應(yīng)用AMD2483的使能控制引腳。在此應(yīng)用JTAG標(biāo)準(zhǔn)仿真接口設(shè)計(jì)，通過JTAG接口將程序下載到AT89S52芯片中。實(shí)現(xiàn)操作功能。采集電路如圖2所示。

　　電源

　　在進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不可缺少的就是電源的穩(wěn)定性和可靠性，AMS1117-5.0具有限流和過熱自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)功能，其內(nèi)置的帶隙基準(zhǔn)可以保證輸出電壓的誤差精度。在輸出端需要連接一個(gè)至少10mf的鉭電解電容用于提高輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。主要為單片機(jī)及周圍電路供電。B0505S-W5是金升陽公司的一款專門針對線路板上分布式電源系統(tǒng)中需要產(chǎn)生一組與輸入電源隔離的電源的應(yīng)用場合而設(shè)計(jì)的，在此為內(nèi)部隔離的ADM2483提供隔離電源和MAX488通訊提供隔離電源。從而使信號的傳輸更加可靠。電源電路示于圖3。

　　通訊

　　在通訊中分為RS485通訊和RS422通訊。RS485通訊采用的ADM2483是ADI公司的串行RS485接口芯片，采用雙電源供電，輸出和輸入完全隔離的RS485芯片，可以加強(qiáng)對有效信號的接收與發(fā)送，增加了遠(yuǎn)距離通訊的可靠性。配合555的定時(shí)器的功能，EA_485在通常情況下處于低電平接收狀態(tài)，當(dāng)TXD_IN有信號輸出時(shí)使能EA_485變?yōu)楦唠娖剑瑢?shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)發(fā)完這段數(shù)據(jù)時(shí)EA_485自動(dòng)回到低電平接收狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)這段時(shí)間是由R5