溫度傳感器在火災報警系統中的應用

　　1.引言

　　1-Wire總線(xiàn)技術(shù)具有節省I/O資源、結構簡(jiǎn)單、成本低廉，便于總線(xiàn)擴展和方便維護等特點(diǎn)。因此在分布式測溫系統中有著(zhù)廣泛的應用。而美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線(xiàn)智能溫度傳感器DS18B20是采用1-Wire總線(xiàn)技術(shù)的典型產(chǎn)品［2］。DS18B20通過(guò)單線(xiàn)按照1-Wire協(xié)議傳送特定的命令序列并進(jìn)行數據通信。該系列產(chǎn)品有個(gè)很重要的特性就是在出廠(chǎng)前每個(gè)器件都被寫(xiě)入了唯一的64位ROM 碼即序列號，最低有效字節為家族代碼。代表器件的類(lèi)型。如DS1990A的家族碼為01H，DS18B20的家族碼為28H。由于在同一條1-Wire 總線(xiàn)上可同時(shí)掛接多個(gè)相同系列或不同系列的1-Wire 器件，因此主機必須能夠決定如何正確地訪(fǎng)問(wèn)位于1-Wire 總線(xiàn)上的各個(gè)器件。64位ROM 碼中家族碼提供了器件的類(lèi)型，隨后的6 個(gè)字節是器件的唯一序列號，用以區分同一個(gè)系列的不同器件。該序列號可作為1-Wire 總線(xiàn)上器件的地址。這樣1-Wire 總線(xiàn)上的所有器件連同主機就構成了一個(gè)微型局域網(wǎng)。它們之間通過(guò)一條公共線(xiàn)來(lái)進(jìn)行通信［5］。

　　2.數字溫度傳感器特性與功能塊圖。

　　DS18B20的核心功能就是可以直接轉換成數字量。由于每一個(gè)智能溫度傳感器DS18B20有一個(gè)唯一的64位序列號。允許多個(gè)DS18B20在同一條總線(xiàn)上工作。因此可以用一個(gè)單片機在一個(gè)大范圍內控制多個(gè)數字溫度傳感器DS18B20，經(jīng)常用于環(huán)境溫度控制、溫度監測系統以及過(guò)程監測和控制系統中。1-Wire 器件64位序列號的最高有效字節是循環(huán)冗余校驗CRC 碼。該值基于前面的56位數據。當系統主機開(kāi)始與某個(gè)器件進(jìn)行通信時(shí)，可以從低位開(kāi)始讀取8個(gè)ROM 字節即64位序列號。

　　1-Wire總線(xiàn)技術(shù)的溫度傳感器DS18B20溫度的測量范圍為 - 55℃ ～ + 125℃ 。便箋存儲器中包含兩個(gè)字節溫度寄存器用于存儲溫度傳感器的數字輸出。另外提供一個(gè)字節報警上限TH和一個(gè)字節報警下限TL寄存器。還有一個(gè)字節組態(tài)寄存器。組態(tài)寄存器允許用戶(hù)設置分辨率為9 ～ 12位。分別對應溫度值0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。TH、、TL和組態(tài)寄存器可以存放在EEPROM中，因此當系統掉電時(shí)，TH、、TL和組態(tài)寄存器中的數據仍將保存。1-Wire總線(xiàn)技術(shù)的溫度傳感器DS18B20功能塊如圖1所示。

圖1 1-Wire技術(shù)的溫度傳感器DS18B20功能塊圖

　　3.數字溫度傳感器ROM命令和功能命令。

　　為了能夠使1-Wire總線(xiàn)技術(shù)的溫度傳感器DS18B20正常工作，需要按照一定順序執行相關(guān)命令。首先進(jìn)行初始化，其次執行ROM命令，最后執行DS18B20功能命令。常用的ROM命令有5個(gè)。每個(gè)命令均為一個(gè)字節。在發(fā)送DS18B20功能命令之前，主CPU必須發(fā)布適當的ROM命令。對ROM的五種操作命令有ROM搜索命令（代碼為F0H），ROM命令（代碼為33H），匹配ROM命令（代碼為55H），跳過(guò)ROM命令（代碼為CCH）和搜索報警命令（代碼為ECH）。

　　當主CPU使用了ROM命令之后，如果訪(fǎng)問(wèn)想要通信的從設備DS18B20時(shí)，主CPU能夠發(fā)布一個(gè)DS18B20功能命令。1-Wire總線(xiàn)技術(shù)的溫度傳感器DS18B20功能命令主要有5條。這些命令允許主CPU讀或寫(xiě)DS18B20的便箋存儲器，開(kāi)始溫度轉換以及決定電源的模式。DS18B20功能命令如下所述。

　　1.溫度轉換命令（代碼為44H）使DS18B20開(kāi)始轉換。轉換完畢的溫度數據存放在兩個(gè)字節的溫度寄存器中。

　　2.寫(xiě)便箋存儲器命令（代碼為4EH）允許主CPU 寫(xiě)3個(gè)字節數據到便箋存儲器中。第一個(gè)數據字節被寫(xiě)入到TH寄存器中，第二個(gè)數據字節被寫(xiě)入到TL寄存器中，第三個(gè)數據字節被寫(xiě)入到組態(tài)寄存器中。數據寫(xiě)入從最低有效位開(kāi)始。在主CPU發(fā)出復位脈沖之前，三個(gè)字節必須被寫(xiě)完。

　　3.讀便箋存儲器命令（代碼為BEH）允許主CPU 讀出便箋存儲器中的內容。數據傳輸從字節0的最低有效位開(kāi)始到字節8。便箋存儲器中的9個(gè)字節內容被讀出。其中字節8為CRC校驗碼。如果只需要讀出便箋存儲器中的部分字節，主CPU可以隨時(shí)發(fā)出復位脈沖終止讀操作。

　　4.拷貝便箋存儲器命令（代碼為48H）將拷貝便箋存儲器字節2、3、4即TH 、TL和組態(tài)寄存器內容到EEPROM。

　　5.從EEPROM重新調出命令（代碼為B8H）將從EEPROM重新調出TH 、TL和組態(tài)寄存器內容，并將數據放置到便箋存儲器字節2、3、4中。上電時(shí)從EEPROM重新調出命令（代碼為B8H）將會(huì )自動(dòng)執行。