多功能空气温湿度计外文翻译Word下载.docx
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在传统的温度测量系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题；
而其中某一环节处理不当，就可能造成整个系统性能的下降。
随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。
美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DSl8820，具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信；
在一10～+85℃温度范围内具有±
O．5℃精度；
用户可编程设定9～12位的分辨率。
以上特性使得DSl8820非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。
1DSl8B20简介
1．1DSl8B20的特点
DSl8B20是美国Dallas半导体公司继DSl820之后最新推出的一种改进型智能数字温度传感器。
与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过编程实现9～12位的数字值读数方式；
可以分别在93．75ms和75Oms内完成9位和12位的数字量；
从DSl8B20读出信息或写入DSl8B20信息仅需要1根口线（单线接口）；
温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DSl8B20供电，而无需额外电源。
使用DSl8B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。
DSl8B20在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DSl820有了很大的改进。
1．2DSl8B20内部结构及工作原理
DSl8B20的内部结构如图1所示，主要包括寄生电源电路、64位只读存储器（ROM）和单线接口、存储器和控制逻辑、存放中间数据的高速暂存存储器、温度传感器、报警上限寄存器TH、报警下限寄存器TL、配置寄存器和8位CRC（循环冗余校验码）发生器。
DSl8B20的核心是其数字温度传感器，精度可以通过用户编程配置为9、10、ll和12位，其分别对应于0．5℃、O，25℃、O．125℃和0．0625℃，可以满足各种不同的分辨率要求。
开始一次温度转换时，微处理器需要向DSl8820发出ConvertT指令。
转换完成之后，该温度数据存放在高速暂存存储器的温度寄存器中，占用2字节，并且DSl8820返回到空闲状态。
当DSl8820采用外部供电方式时，主机可以在发送温度转换指令后发起一次读时隙。
若此时该DSl8820已经完成温度转换，它将会返回“1”，否则返回“0”。
2温度测量系统设计
由DS18B20和美国Microchip公司推出的PIC单片机PICl8F8620以及相关外围电路组成的高精度、多点温度测量系统的结构框图如图2所示。
系统采用6片DSl8B20构成小型温度传感器网络，通过单线连接方式连接至微处理器的通用I／O端口RB0。
其中DSl8B20的分辨率为11位模式，即O．125℃。
微处理器通过单线协泌与温度传感器网络实现通信。
微处理器获得温度信息后，通过特定的算法，将处理后的温度信息通过USB口或RS485接口传送至上位机。
2.1DSl8B20的自动搜索算法
由于系统中使用了多片DS18B20构成温度传感器网络，因此，如何准确、有效地对每一温度传感器进行寻址成为该系统设计的一个核心问题。
结合DS18B20的实际特点和系统的需求，提出如下解决方案：
首先利用DS18B20的内部报警上限寄存器（如图1所示，以下简称“TH寄存器”）存放温度传感器的编号，并将其编号贴在温度传感器表面。
由于TH寄存器具有掉电不丢失数据功能，因此，便把每片DSl8B20的唯一64位注册码及其编号一一对应起来。
这一过程需要对DSl8B20进行单独编程。
然后，将确定好编号的温度传感器接入单线网络，利用DSl8B20特有的单线网络自动搜索功能，即可搜寻到每片DSl8B20的注册码，再利用该注册码和相应的ROM操作指令，即可从每片DSl8820的TH寄存器中读出相应的设定编号，实现每片DS18B20的寻址功能。
下面重点介绍一下该自动搜索功能。
每片DS18B20有唯一的64位注册码，存储在只读存储器（ROM）中，其结构如下:
其中低8位是产品的工厂代码（DSl8B20（1为28H），接着是每个器件的唯一序号，共48位，最高8位是前56位的循环冗余校验码。
这就准许总线主机对总线上特定的DS18B20进行寻址。
只有与64位注册码严格相符的DSl8B20，才能对后续的操作作出反应。
所有与64位注册码不符的DSl8B20将等待复位脉冲。
搜索算法首先通过复位和在线应答脉冲时隙将单线总线上的所有DS18B20复位。
成功地执行该操作后发送1字节的搜索命令，使所有连接到单总线的DSl8B20准备就绪，开始进行搜索操作。
搜索命令发出之后，开始实际的搜索过程。
首先，总线上的所有DSl8B20同时发送注册码中的第1位（最低有效位，参见上述DS18B20内部64位注册码结构）。
按照单总线的特性，当所有DS18B20同时应答主机时，结果相当于全部被发送数据位的逻辑“与”。
DSl8B20发送其注册码的第1位后，主机启动下一位操作，接着DS18B20发送第l位数据的补码。
从两次读到的数据位可以对注册码的第1位作出几种判断，如表1所列。
然后，主机向总线上的所有器件发回一个指定位。
如果DSl8B20巾注册码的当前位的值与该数据位匹配，则继续参与搜索过程；
若DS18B20的当前位与之不匹配，则该器件转换到等待状态并保持等待状态，直到下一个复位信号到来。
其余63位注册码的搜索依然按照这种读2位写1位的模式进行重复操作。
按照这种搜索算法进行下去，最终除了唯一一个DSl8B20外，所有DS18B20将进入等待状态，经过最后一轮检测就可得到最后保留未进入等待状态的DSl8B20的注册码。
在后续搜索过程中选用不同的路径或分支来查找其他器件的注册码，即可完成所有器件注册码的识别。
2．2软件系统设计
系统软件采用C语言编写。
在中断服务程序中，实现用户输入以及和上位机的接口功能；
在主程序中，实现温度传感器网络的自动搜索、编号排序、获取温度信息，并根据预先设定的温度上下限，实现相应的报警功能。
该系统中，根据不同的分辨率要求，DSl8B20的分辨率可通过编程设定，最高分辨率为12位，即0．0625℃，可满足高精度设计要求。
同时，由于设计中使用传感器网络的自动搜索算法，因此，当对网络中的温度传感器作出调整（如更换、添加、删除等操作）时，系统具有很强的自适应能力。
系统软件流程如图3所示。
图3系统软件流程框图
3结论
在传统的温度测量系统中，往往采用模拟的温度传感器进行设计，必须经过A/D转换后才可以被微处理器识别和处理。
这样的设计方法不仅对前端模拟信号处理电路提出了更高的要求，而且不具有数字通信和网络功能。
本文结合DSl8B20的新特性和现代温度测量系统提出的新要求，提出了基于智能数字温度传感器DSl8B20的高精度、多点温度测量系统设计方案。
该方案具有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，在多种温度检测中具有广阔的应用前景。
原文：
DSl8B20-basedmulti-pointtemperaturemeasurementsystemdesign
JiangHong-yuWangYongZhiYong
SichuanUniversityMicrocontrollerandEmbeddedSystems
Abstract:
Adigitaltemperaturesensorchipsbasedonhigh-precisionDSl8B20,multi-pointtemperaturemeasurementsystemdesign;
thesingle-busdigitaltemperaturesensorDSl8B20thebasicworkingprincipleanduse;
principalcomponentanalysisbyanumberoftemperaturesensorsDSl8B20Automaticnetworksearchalgorithm,wellgiveexamplesofsystemdesign.
Keywords:
temperaturemeasurementsingle-busdigitaltemperaturesensorsearchalgorithm
Introduction
Temperaturemeasurementinthetraditionalsystemdesign,simulationtechniquesareoftenusedtodesign,sothat,inevitably,encounterederrorcompensation,suchaslead,multi-pointmeasurementerrorintheswitchingandsignalconditioningcircuits,suchastheproblemoferror;
oneoftheaspectofadealmisconduct,itmaycauseadeclineintheoverallsystemperformance.Modernscienceandtechnologywiththerapiddevelopment,especiallylarge-scaleintegratedcircuitdesigntechnology,miniaturized,integrated,digitalsensorsarebecominganimportantdirectionofdevelopment.DallasSemiconductorhasintroducedtheUnitedStatesthenumberoftemperaturesensorsDSl8B20,hasauniquesingle-businterface,onlyneedtooccupyacommonI/Oporttocompletethecommunicationwiththemicroprocessor;
oneat10~+85℃temperaturerangewith±
O.5℃accuracy;
9userprogrammablesettingsto12bitresolution.TheabovecharacteristicsmakeDSl8B20veryapplicabletobuildingahigh-precision,multi-pointtemperaturemeasurementsystem.
1DSl88B20briefintroduction
1.1CharacteristicsofDSl8B20
DallasSemiconductorDSl8B20companiesarefollowingtheUnitedStatesafterDSl820anewimprovedversionofintelligentdigitaltemperaturesensor.Andcomparedtothetraditionalthermistor,whichcandirectlyreadthemeasuredtemperature,andcanbeprogrammedaccordingtotheactualrequirementsofimplementationofthe9-figurevalueof12readingsoftheway;
93.75ms,respectively,and75Omstocomplete9andfiguretheamountof12;
DSl8B20readfromorwriteinformationDSl8B20onlyinformationIneedoneline（one-wayinterface）;
temperaturetransformpowerfromthedatabus,thebusitselfcanalsobemountedtothepowersupplyDSl8B20withouttheneedforadditionalpower.DSl8B20systemarchitectureallowstheuseofmoresimple,morereliable.DSl8B20inthetemperaturemeasurementaccuracy,conversiontime,transmissiondistance,resolutionandsomuchmoreDSl820improvements.
1.2DSl8B20internalstructureandworkingprinciple
DSl8B20internalstructureasshowninFigure1,includingparasiticpowercircuit,a64-bitread-onlymemory（ROM）andone-wayinterface,memoryandcontrollogic,storageofdatabetweenhigh-speedtemporarystorage,temperaturesensors,alarmceilingregistersTH,lowerlimitalarmregistersTL,configurationregistersand8-bitCRC（cyclicredundancycheckcode）generator.
FIG.1DSl8820diagramoftheinternalstructure
DSl8B20isthecoreofitsdigitaltemperaturesensors,precisioncanbeprogrammedthroughtheuserconfigurationfor9,10,lland12,respectively,correspondingto0.5℃,O,25℃,O.125℃,and0.0625℃,tomeettherequirementsofavarietyofresolutions.Startatemperatureconversion,themicroprocessorDSl8B20requiredtoissueaConvertTcommand.Conversioniscomplete,thetemperaturedatastoredinthetemperatureofhigh-speedtemporarystorageregister,theoccupierof2bytes,andreturntoDSl8B20freestatus.WhenDSl8B20externalpowersupply,thehostcansendthetemperatureconversioncommandtoinitiateareadtimeslot.IfatthistimethetemperatureDSl8B20conversionhasbeencompleted,itwillreturn"
1"
otherwisereturn"
0."
2temperaturemeasurementsystemdesign
DS18B20andtheUnitedStatesbytheintroductionofMicrochip'
sPICsingle-chipcompaniesandrelatedperipheralcircuitsPICl8F8620composedofhigh-precision,multi-pointtemperaturemeasurementsystemblockdiagramshowninFigure2.6DSl8B20systemconstituteasmalltemperaturesensornetworkthroughasinglecableconnectedtothemicroprocessor'
sgeneral-purposeI/OportRB0.DSl8B20aresolutionofoneofthe11model,thatis,O.125℃.Secretionthroughtheone-wayAssociationmicroprocessorandtemperaturesensornetworkimplementationofcommunication.Temperatureofthemicroprocessortoobtaininformationthroughaspecificalgorithm,todealwiththetemperatureofinformationafterthemouthorthroughtheUSBinterfaceRS485-bitmachinetosendfirst.
FIG.2Blockdiagramoftemperaturemeasurementsystem
2.1DSl8B20automaticsearchalgorithm
Systembecauseoftheuseofmulti-chiptemperaturesensornetworkDS18B20constitute,therefore,howtoaccuratelyandeffectivelyaddressingeachofthetemperaturesensorsinthesystemdesigntobecomeacoreissue.DS18B20combiningtheactualfeaturesandsystemrequirements,thefollowingsolution:
First,theinternalalarmDS18B20ceilingregister（asshowninFigure1,hereinafterreferredtoas"
THregister"
）keptthenumberoftemperaturesensorsandIDattachedtothetemperaturesensorsurface.THregisterbecauseofmissingdatadoesnothaveapower-downfunction,soeachDSl8B20thentheonly64-bitcodeandthenumber-onecorrespondencewith.ThisprocessrequiredaseparateprogramtoDSl8B20.And,willdeterminethenumberofgoodone-waynetworkaccesstemperaturesensors,theuseofspecificDSl8B20singlenetworkautosearchfunction,youcansearchthekeyDSl8B20each,andthenmakeuseoftheROMcodeandthecorrespondingoperatinginstructions,canbefromDSl8B20eachoftheTHregistersettoreadoutthecorrespondingnumberofimplementationeachaddressingDS18B20.Highlightthefollowingabouttheautomaticsearchfunction.
DS18B20eachhaveonly64-bitcodestoredinread-onlymemory（ROM）inoneofthelow8-bitproductsareFactorycode（DSl8B20（1to28H）,Itsstructureisasfollows:
followedbytheUniqueSerialNumberforeachdevice,Atotalof48,themaximumiseightof56beforethecyclicredundancycheckcode.ThisispermittedonthebusonthehostbusspecifictoaddressingDS18B20.64LicenseonlyandstrictlyinlinewiththeDSl8B20,canfollow-uptorespondtotheoperation.allwith64-bitcodewillnotwaitfortheresetpulseDSl8B20.
Firstofallsearchalgorithmsandonlineresponsesthroughtheresetpulseontimeslotwillbeallone-waybusresetDS18B20.Successfulimplementationofthisoperationtosend
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