现场总线技术在楼宇自动化温度测控系统中的应用

DS18B20是由DALLAS所生产的基于1-Wire新一代数字温度传感器。该系列产品有DS1820、DS1822、DS18S20、DS18B20等，DS18B20性能最好，其温度转换数据位数可编程到12位。DS18B20采用3脚TO-92封装为主，其外形如小功率三极管。因每一个DS18B20都有一个自己特有的64位芯片ID序列号，可以在一条信号线上挂接任意多个数字式传感器。表1为分辨率0.0625°C时温度/数字量关系表。2.1DS18B20特点

（1）独有的1-Wire接口，只需一个端口管脚进行通信；
（2）可简单构成分布式多分支温度测量应用系统；
（3）不需要任何外围元件；
（4）可通过数据线进行寄生电源供电；
（5）测温范围为-55~+125℃；
（6）测量精度在-10~+85℃测温范围内时为0.5℃；
（7）可编程9~12位数字温度计，相应分辨率为0.5~0.0625°C，最大转换时间分别为93.75ms与750ms；
（8）用户可定义非易失性温度报警设置及识别。


2.2DS18B20的工作时序与命令

DS18B20采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、读/写０和读/写１。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都由主机发出同步信号。命令和数据都是字节的低位在前。单总线系统中主设备首先对DS18B20进行初始化，以确认总线上有DS18B20在线并做好了操作的准备，再可执行ROM功能命令，然后方可执行存储器功能命令以进行启动温度转换及存储器操作等控制功能。初始化时序中，主机先通过拉低总线至少480μs，产生复位脉冲信号（Tx），接着主机释放总线，并进入接收模式（Rx），上拉电阻将单总线拉高；之后，在单总线器件检测到上升沿后，延时15~60μs，接着通过拉低总线60~240μs，以产生在线应答脉冲。

DSl8B20的ROM功能命令如表2所示。
DSl8B20的存储器功能命令如表3所示。




3 系统硬件设计
3.1系统网络组成

本设计中楼宇自动化温度测控系统的网络结构如图2所示。系统选用两级计算机监控系统，即由上位管理机、LonTalk适配器以及多个智能节点组成。中央PC机控制节点的接口采用Echelon的PCLTA-10PCLonTalk适配卡。该卡是高性能的16位ISA总线LonWorks接口卡，系统中通信介质为双绞线。网络采用基于LonWorks总线的网络模型，节点数量可根据监控的需要进行开放增减。网络拓扑结构采用总线方式，通信位率设为78.125kbps时，LonWorks总线任意两节点之间的通信距离可以达到2700m，完全可以满足楼宇自动化系统的通信要求。上位机通过LonTalk适配器与LonWorks总线相连，用于整个系统的集中监控、管理、分析及网络通信检测等。

图2网络结构图

3.2智能温度节点设计

系统采用基于主机的LonWorks智能节点，如图3所示。选用ATMEL增强型Flash单片机AT89S52作为主处理器以完成主要的测控任务，其内嵌8kFlashROM，软硬件上兼容AT89C52，但其最大的特点是集成了ISP接口，可直接在目标板上进行在系统编程，为用户带来了极大的方便；单总线上挂接的DS18B20采用外接VCC方式而未用寄生供电，以便除了正常测量各点室温外，还可在火灾初期等异常情况下能准确工作；利用8155扩展I/O，以对显示、键盘、超温报警等电路进行接口，此外还通过温控输出单元对空调机组进行新回风、送排风、喷淋管等阀门进行控制，达到控温的目的；Neuron芯片采用CYPRESS的CY53120，以其为核心再通过收发器FFT-10A完成LonTalk协议的数据传输，并通过事件调度完成用户定义的各种计算、I/O事件处理及网络报文处理等功能；收发器通过与Lon网接口负责将节点连入网络。

图3智能温度节点原理框图