温度传感器在火灾报警系统中的应用

硬件组成图

　　5. 1-Wire总线技术数字温度传感器供电方式

　　DS18B20的电源供电有两种。外部供电方式和寄生电源供电方式。外部供电方式如图3所示。图3中引脚 VDD接外部电源。而寄生电源供电方式不需要外部电源如图4所示。工作于寄生电源供电方式时，VDD和GND 均接地。在需要远程温度检测和空间受限制时非常有用。图3中当1-Wire总线为高电平时，DS18B20从1-Wire总线上经过引脚DQ"偷窃"电源，偷窃的电荷给总线供电。当总线为低电平时，存储在寄生电源电容上的电荷为传感器供电。当DS18B20用于寄生电源供电方式时，VDD必须要接地［1］。但是在寄生电源供电方式时，当DS18B20执行温度转换和拷贝便笺存储器内容到EEPROM中时，操作电流能够达到1.5mA. 此电流能够导致电压明显下降而使传感器不能正常工作。为了保证DS18B20有充足的供电电流，当进行温度转换和拷贝便笺存储器内容到EEPROM中时，必须要在总线上提供足够强的上拉。可以用一个MOSFET管来完成对总线的上拉如图4 所示。一般当检测的温度超过100℃时，建议不要使用寄生电源供电方式而要用外部供电方式。因为在这样高的温度下，由于高的泄漏电流，DS18B20不可能保持数据通信。因此在条件允许的情况下，尽量采用外部供电方式。

　　图3 DS18B20的外部供电方式

　　图4 DS18B20的寄生电源供电方式

　　6. 温度采集与处理流程图

　　基于AT89C51单片机设计的火灾报警系统采用智能温度传感器DS18B20，在正确读出64位序列号之后，需要根据时序的严格要求，编写温度读取程序。单片机控制DS18B20的温度转换必须按照DS18B20的命令流程。首先执行初始化时序，然后单片机发出跳过ROM命令（代码为CCH），此命令针对所有在线DS18B20，单片机再发出启动转换命令（代码为44H），启动DS18B20完成温度转换。对于12位分辨率还需延时750ms之后。接着再执行初始化时序，然后单片机发出匹配ROM命令（代码为55H）并向数据线上发出64位序列号，再发出读9个字节命令（代码为BEH），就可以读出智能温度传感器DS18B20对应序列号完成温度转换之后的相应正确温度。基于DS18B20的温度采集与处理流程图如图5 所示。

　　图5 基于1-Wire技术的DS18B20温度采集与处理程序流程图

　　7.结束语

　　传统的测温方法是将模拟信号传送到采样电路进行A/D转换，为了获得较高精度，就必须解决多点测量切换及放大电路零点漂移问题。而1-Wire总线技术数字温度传感器的出现较好地解决上述问题。本文作者创新点是应用1-Wire总线技术，采用多个数字温度传感器设计了火灾报警系统，分析了传感器供电方式和特性，阐述了数字温度传感器ROM命令和功能命令。基于AT89C51设计了实时时钟显示电路，键盘显示电路，串行存储器电路，RS485通信电路，看门狗电路等，阐述了火灾报警系统的硬件构成图。设计了温度采集的流程图，并编写程序完成了温度的正确显示。1-Wire技术温度传感器DS18B20将温度信号直接转换成串行数字信号以供单片机处理，在单总线接口上挂接了多个传感器，直接以一总线的数字方式传输现场温度，方便地组成分布式多点测温系统。使用1-Wire总线技术数字温度传感器有效地降低成本，使应用系统可靠性高而且传输距离远。目前已经较好地应用于分布式测温的火灾报警系统中。