0 引言

　　衛(wèi)星電源系統(tǒng)主要用來為整個衛(wèi)星的正常運(yùn)行提供穩(wěn)定的電源。它是衛(wèi)星電能產(chǎn)生、儲存、變換、調(diào)節(jié)、傳輸分配和管理的重要分系統(tǒng)。其基本功能是通過物理和化學(xué)過程將太陽的光能、核能或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，并根據(jù)需要對電能進(jìn)行存儲、調(diào)節(jié)和變換，然后向衛(wèi)星其它各分系統(tǒng)不間斷供電。我國的衛(wèi)星大都采用太陽能／蓄電池供電系統(tǒng)。蓄電池充電終壓控制采用電壓-溫度補(bǔ)償法，即v-t曲線控制。蓄電池溫度傳感器傳統(tǒng)上一般選用熱電耦或鉑電阻。模擬電路硬件控制是溫度補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒�，已�?jīng)在我國各種型號的衛(wèi)星上獲得成功應(yīng)用。

　　為加快我國衛(wèi)星電源分系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計。充分體現(xiàn)數(shù)字電路體積小、重量輕、功耗低、適應(yīng)性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點，提高電源分系統(tǒng)的電能重量比，本文以ds18b20作為溫度傳感器，并采用單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、計算、調(diào)節(jié)及v-t曲線控制。

1 v-t曲線控制原理

v-t曲線的控制關(guān)系為：v=n(vs-kt)

　　式中：vs為電壓狀態(tài)值；t為溫度；k為溫度系數(shù)；n為補(bǔ)償系數(shù)。

　　如溫度t上升，電壓v下降，這表明此時蓄電池升高，需要調(diào)節(jié)充電電壓使溫度降低，這就是v-t曲線補(bǔ)償。其具體方法是采用v-t曲線跟蹤補(bǔ)償方案來控制蓄電池的充電終止電壓，然后通過測量蓄電池組的端電壓和單體溫度，以預(yù)設(shè)的溫度補(bǔ)償電壓曲線確定充電結(jié)束狀態(tài)。同時在充電器內(nèi)部設(shè)置保護(hù)性充電終止電壓控制，以在電源控制計算機(jī)出現(xiàn)故障時停止對蓄電池充電，從而保證蓄電池組的安全。 2 數(shù)字溫度傳感器ds18b20

2.1 ds18b20的主要特點

　　ds18b20是美國dallas公司繼ds1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面都比ds1820有所改進(jìn)。ds18b20的主要特點如下：

　　◇采用單總線方式，僅需一根信號線與cpu連接即可傳送串行數(shù)據(jù)，且不需要外部元件；

　　◇每個芯片都有惟一編碼，多個ds18b20芯片可以并聯(lián)在一根總線上，故可實現(xiàn)多點測溫； ◇測溫范圍為-55～125℃，分辨率為12位；

　　◇測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)為9～12位，并可編程選擇；

　　◇可用數(shù)據(jù)線供電，也可用外部電源。

2.2 ds18b20的結(jié)構(gòu)及功能

　　ds18b20采用3腳pr-35封裝或8腳soic封裝，其管腳排列如圖1所示。圖中，gnd為地；i／o為數(shù)據(jù)輸入／輸出端(即單線總線)，該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平；vdd是外部+5 v電源端，不用時應(yīng)接地。

　　ds18b20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光rom、高速暫存器、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的th和tl觸發(fā)器、存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼發(fā)生器等七部分。其中rom由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，它由生產(chǎn)廠家光刻而成，共分為8個字節(jié)，字節(jié)0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號28h，字節(jié)1～6的內(nèi)容是48位器件序列號，字節(jié)7是rom前56位校驗碼。每個ds18b20的64位序列號均不相同，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼。rom的作用是使每一個ds18b20都各不相同，這樣，就可以在一根總線上掛接多個ds18b20。

　　ds18b20溫度傳感器主要用于對溫度進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)可用16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，并以0.0625℃／lsb形式表示。

2.3 ds18b20的工作時序

　　根據(jù)ds18b20的通信協(xié)議，用主機(jī)控制ds18b20以完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對ds18b20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。每一步操作必須嚴(yán)格按照時序規(guī)定進(jìn)行。ds18b20的工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。

2.4 ds18b20使用注意事項

　　主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換時，在每一次讀寫之前，都要對ds18b20進(jìn)行復(fù)位，而且該復(fù)位要求主cpu要將數(shù)據(jù)線下拉500μs，然后釋放。ds18b20收到信號后將等待16～60μs左右，之后再發(fā)出60～240μs的低脈沖。主cpu收到此信號即表示復(fù)位成功。實際上，較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償。由于ds18b20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，因此，在對ds18b20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格地保證讀寫時序，否則，將無法正確讀取測溫結(jié)果。

　　對于在單總線上所掛ds18b20的數(shù)量問題，一般人們會誤認(rèn)為可以掛任意多個ds18b20，而在實際應(yīng)用中并非如此。若單總線上所掛ds18b20超過8個時，則需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，因此，在進(jìn)行蓄電池單體多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時該問題要加以注意。

　　連接ds18b20的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜且其傳輸長度超過50 m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。而將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150 m，如采用帶屏蔽層且每米絞合次數(shù)更多的雙絞線電纜