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(cè)量的場(chǎng)合。利用單片機(jī)和溫度傳感器組成的專用測(cè)溫系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，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)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)有效信號(hào)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(hào)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(duì)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(zhǎng)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(yáng)公司的一款專門針對(duì)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(chǎng)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(hào)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(duì)有效信號(hào)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(hào)輸出時(shí)使能ea_485變?yōu)楦唠娖�，將�?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×c5決定的，能夠確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?rs422通訊上位機(jī)通過a、b端輸入命令，這是rs422接收器端口，y、z接收命令，這是rs422的發(fā)送器端口。在rs422的另一端采用光耦隔離的方式，將電源和信號(hào)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。led、led1分別指示信息接收指示和發(fā)送指示�？梢灾庇^的監(jiān)測(cè)信息的傳輸過程。通訊電路如圖4所示。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　在多路高精度測(cè)溫系統(tǒng)中，測(cè)溫單元能獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，向上位機(jī)(主機(jī))發(fā)送測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)，接收上位機(jī)發(fā)來控制指令，進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，與上位機(jī)通訊的指令采用定長(zhǎng)的cdt代碼指令，并有crc糾錯(cuò)以保證數(shù)據(jù)正確傳輸。軟件流程圖如圖5所示。

　　在多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)中，單總線數(shù)字溫度傳感器(例如ds18b20)因其體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣泛。每一個(gè)數(shù)字溫度傳感器內(nèi)均有唯一的64位序列號(hào)(最低8位是產(chǎn)品代碼，其后48位是器件序列號(hào)，最后8位是前56位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)，只有獲得該序列號(hào)后才可能對(duì)其進(jìn)行操作，也才能在多傳感器系統(tǒng)中將它們一一識(shí)別。由于傳感器序列號(hào)的最低8位為產(chǎn)品代號(hào)，“需要的位值”可按對(duì)應(yīng)的值給出，關(guān)鍵是其后的48位器件序列號(hào)的識(shí)別。這里采用了“完全二叉樹”的排序思想(圖6)。具體思路：設(shè)在k位首次發(fā)生數(shù)據(jù)位沖突，這時(shí)所有的傳感器分成兩類，即該位為1的傳感器和為0的傳感器�！靶枰奈恢怠苯o1，k位為1的傳感器仍掛接在總線上。若接下