现场总线在温室大棚温度控制系统中的应用

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1、现场总线在温室大棚温度控制系统中的应用摘要：采用先进的传感器设计了一种低成本的温室大棚温度控制系统，并给出了软硬件设计方法。由于该系统采用了单总线技术，模拟信号在测量现场被转换为数字信号，能够远距离测量，具有很高的测量精度和应用价值。关键词：温室；单总线;控制系统引言在温室控制系统中，空气温度、空气湿度、光照、土壤湿度、土壤温度等环境因子从不同的方面对生物的生长繁育产生影响，在不同的条件下起着不同的作用，因此对于这些参数的测量显得尤为重要。传统的采集方式，一个信号一路，由于温室中需要采集的参数和点数多，信号线多，模拟信号需要远距离传输,所以很易引起

2、数据失真。在本系统中采用单总线数字温度传感器芯片DS18B20实现远距离多点空气温度和土壤温度的测量，而空气湿度、光照、土壤湿度等传感器的模拟信号通过单总线A/D芯片转换成数字信号，从而通过单总线驱动器DS2480B输送给微处理器，系统具有一定解能化。一、总线器件及其工作原理系统主要用到了温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450和单总线驱动器DS2480Bo温度传感器DS18B20、A/D转换器DS2450等单总线器件内部ROM中都有光刻的64位序列号，它是该器件的地址序列码;64位光刻ROM的排列是：开始8位(DS18B20为28H,D

3、S2450为20H)是产品类型标号，也就是所谓的家族码，接下来的48位是该自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC二X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个单总线器件的地址都各不相同，都是唯一的，以便实现一根总线上挂接多个单总线器件。单总线驱动器DS2480B完成到单总线的转换，提高了单总线的驱动能力。微处理器可以通过控制DS2480B驱动在线所有的单总线器件。二、系统硬件设计2.1数字温度传感器DS18B20DS18B20是美国DallasSemiconductor公司推出的数字式温度传感器，遵循单线协议，其工作原理是

4、利用温度敏感振荡器的频率随温度变化的关系，通过对振荡周期计数来实现温度测量。其支持3V〜5.5V的电压范围，可以与处理器进行双向数字通信，测温度范围宽(-55°C〜+125°C),工作温度范围宽(25°C±10°C)，分辨率高(当设定为12位转换模式可以达到0.0625°C)o现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输。DS18b20内部有2个字节RAM单元用来存放转换后的温度值，后1个字节为温度值低8位的补码(称作A),前1个字节为符号位和温度值的补码高3位(称作B)。数据格式是：SSSSS26251T2322212°2-12・22导温度算法：①S

5、SSSS二11111B,D=-1;SSSSS=OOOOOB,D=l;最小分辨率为0.0625°Co②当D二1时，温度值：T=[(Band7)*256+A]*0.0625③当D二-1时，温度值：T二D*[(Band7)*256+A]*0.06252.2单总线A/D转换器(DS2450)DS2450是DALLAS公司生产的单总线式4通道逐次逼近式A/D转换器，即A、B、C和D模拟电压输入通道，其输入电压范围、转换精度位数、报警门限电压可编程;每个通道都有各自的存储器以存储电压范圉设置、转换结果、门限电压等参数。DS2450内部有24个地址毗连的8位存储

6、器，可将其分成3页，每页8字节。第0页为A/D转换结果存储器。每个通道占2个字节16位，芯片上电复位时该页清0;其中0011、0111存储A通道转换结果，0211、0311存储B通道转换结果，04H、05H存储C通道转换结果，06H、07H存储D通道转换结果。第1页为A/D转换控制与状态存储器。08H、09H对应于A通道，其余通道依次类推。第2页为各通道输入高/低限报警值存储器。10H存放A通道低门限8位报警值、11H存放A通道高门限8位报警值，其余通道依次类推。DS2450的通道选择字和预置控制字用于选择参与A/D转换的通道及转换前转换结果存储器

7、的初始化。值得的注意是：如果DS2450由VCC供电，那么必须在上电完毕后向地址1CH写入40H使模拟电路永久地保持在工作状态。限于篇幅，详细资料读者可查看参考文献[1]。2.3单总线驱动器DS2480BDS2480B是从串行接口到1-Wire网络协议转换的桥接器。只耍主机具有普通的串行通信UART,就可以通过该桥接器产生严格定时和电压摆率控制的1-Wire波形。DS2480B接受所要发送的指令和数据，执行1-Wire操作，并将结果返回至主机（详细资料间参考文献［2］）。2.4系统原理图考虑到单总线的驱动能力，采用星型结构，就是在若干个单总线上分别

8、挂若干个单总线器件。硬件以AT89C55WD为核心，系统原理图1所示。主要包括按键模块、显示模块、信号输入、控制输出、时钟