温度传感器在火灾报警系统中的应用

一线总线技术具有节省I/O资源、结构简单、成本低、总线扩展和维护方便等特点。因此，它被广泛应用于分布式温度传感器系统中。生产的单总线智能温度传感器DS18B20是一种典型的采用单线总线技术的产品。DS18B20是同一系列或不同系列的单线设备，因此主机必须能够决定如何正确访问单线总线上的每个设备。64位ROM代码中的系列代码提供了设备类型，它们通过公共线路进行通信。

数字温度传感器的特性和功能框图。重要的特点是，出厂前，每个设备都使用的64位ROM代码（即序列号）写入，有效字节是系列代码。表示设备的类型。

DS18B20的核心功能是它可以直接转换为数字量。因为每个智能温度传感器DS18B20都有一个的64位序列号。允许多个DS18B20在同一总线上工作。因此，一个单片机可以在大范围内控制多个数字温度传感器DS18B20。它常用于环境温度控制、温度监控系统和过程监控系统。单线设备64位序列号的有效字节是循环冗余校验CRC码。该值基于先前的56位数据。当系统主机开始与设备通信时，可以从低位读取8个ROM字节，即64位序列号。

单线总线技术的温度传感器DS18B20的温度测量范围为-55~+125。注释存储器包含一个两字节的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。此外，还提供字节报警上限th和字节报警下限TL寄存器。还有一个字，因此当系统断电时，th、、TL和配置寄存器中的数据仍将保存。单线总线技术的温度传感器DS18B20功能块如所示。

数字温度传感器ROM命令和功能命令。

为了使单线总线技术的温度传感器DS18B20正常工作，必须按一定的顺序执行相关命令。首先初始化，然后执行ROM命令，最后执行DS18B20功能命令。有五个常用的ROM命令。每个命令都是ROM命令（代码33H）、匹配ROM命令（代码55h）、跳过ROM命令（代码CCH）和搜索报警命令（代码ECH）。

write note memory命令（代码4eh）允许主CPU将3字节的数据写入note内存。首个数据字节写入th寄存器，第二个数据字节写入TL寄存器，第三个数据字节写入配置寄存器。数据写入从有效位开始。在主CPU发送重置脉冲之前，必须写入三个字节。

以下六个字节是设备的序列号，用于区分同一系列中的不同设备。该序列号可用作单线总线上设备的地址。这样，单线总线上的所有设备和主机构成一个微型LAN。

主CPU使用ROM命令后，如果访问要通信的从DS18B20，则主CPU可以发出DS18B20功能命令。基于单线总线技术的温度传感器DS18B20主要有5个功能命令。这些命令允许主CPU读取或写入DS18B20的备注存储器，启动温度转换，并确定电源模式。

1.温度转换命令（代码44h）使DS18B20开始转换。转换后的温度数据存储在两字节温度寄存器中。

2.读取备忘录存储器命令（代码beh）允许主CPU读取备忘录存储器的内容。数据传输从字节0的有效位开始到字节8。读取便笺存储器中9个字节的内容。字节8是CRC校验码。如果只需要读取便笺存储器中的一些字节，主CPU可以随时发送重置脉冲以终止读取操作。

3.寄生电源电容器上存储的电荷为传感器供电。当DS18B20在寄生电源模式下使用时，VDD必须接地。然而，在寄生电源模式下，当DS18B20执行温度转换并将注释存储器的内容复制到EEPROM中时，它必须在总线上提供强大的上拉。可用于拉起总线，如中所示。通常，当检测到的温度超过100时，不建议使用。

4.复制备忘存储器命令（代码48h）将复制备忘存储器字节2、3和4的内容，即th、TL和配置寄存器复制到EEPROM。

火灾报警系统由AT89C51、延时钟电路DS1302、键盘和显示电路、RS485通信电路、MAX813L组成的看门狗电路、串行E2PROM存储电路等组成。采用多个传感器测量不同房间的温度，可设置不同房间的报警上限值，可实现多个房间相应温度的显示和报警。

5.来自EEPROM（代码b8h）的调用命令将从EEPROM中调用th、TL和配置寄存器的内容，并将数据放入注释存储器的字节2、3和4中。通电时，EEPROM的调用命令（代码b8h）将自动执行。

DS18B20有两种类型的电源。外部电源模式和寄生电源模式。外部电源模式如所示。中间引脚VDD连接到外部电源。寄生电源模式不需要外部电源，如中所示。在寄生电源模式下工作时，Vdd和GND接地。当需要远程温度检测且空间有限时非常有用。当单线总线处于高电平时，DS18B20通过引脚DQ从单线总线窃取电源，被盗电荷向总线供电。当总线处于低电平时，应使用寄生电源模式，而不是外部电源模式。因为在如此高的温度下，由于高泄漏电流，DS18B20不可能保持数据通信。因此，如果条件允许，尽量使用外部电源。

DS18B20的外部供电方式采用智能温度传感器DS18B20。正确读取64位序列号后，必须按照严格的时序要求编写温度读取程序。单片机控制的DS18B20的温度转换必须遵循DS18B20的指令流程。首先执行初始化序列，然后MCU发送跳过ROM命令（代码CCH）。此命令适用于所有在线DS18B20，MCU发送启动转换命令（代码44h）以启动DS18B20以完成温度转换。

基于AT89C51的火灾报警系统的12位分辨率需要在750ms后延迟。然后执行初始化序列，然后MCU发送匹配的ROM命令（代码55h）并将64位序列号发送到数据线，然后发送读取9字节的命令（代码beh），完成温度转换后，可以读取智能温度传感器DS18B20的相应序列号和相应的正确温度。基于DS18B20的温度采集和处理流程。

传统的温度测量方法是将模拟信号传输到采样电路进行a/D转换。为了获得较高的测量精度，必须解决多点测量切换和放大电路零点漂移的问题。基于单线总线技术的数字温度传感器的出现可以更好地解决上述问题。