一線總線在智能建筑溫度檢測中的應用
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智能建筑是建筑技術與通信、計算機、控制等技術相結合的產物，樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)是智能建筑的重要組成部分，它綜合傳感、計算機、控制和信息等技術，對建筑物的空調、電力、電梯、給排水、防火、防盜和視頻監(jiān)控等設備實行綜合自動管理，具有安全保護、實時監(jiān)控等功能。溫度測試系統(tǒng)是樓寧自動化中設備監(jiān)控系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)，主要用于測試智能建筑中不同區(qū)域的溫度，為智能建筑的空調系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)的控制和調節(jié)提供數(shù)據(jù)。
2 一線總線器件及系統(tǒng)硬件設計
智能建筑溫度測試系統(tǒng)要求的測溫范圍為-40℃～120℃，誤差為±1．5℃。其中智能建筑內外部環(huán)境的測溫范圍為－40℃～45℃；通風道測溫范圍為－30℃～120℃；水管內水溫測溫范圍為O℃～100℃；根據(jù)各區(qū)域所需冷暖熱量的多少調節(jié)冷熱水量及空調送風量，實現(xiàn)建筑節(jié)能。綜合上述測溫范圍及系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性，選擇基于一線總線的數(shù)字溫度傳感器DS18820實現(xiàn)溫度測量。采用DALLAS公司的一線總線通信協(xié)議，所有與測量主機的數(shù)據(jù)通信均通過一條數(shù)據(jù)線實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)使用單一主機控制一個或多個從屬器件，所有主從器件通過漏極開路或三態(tài)端口連接到數(shù)據(jù)總線，每個器件在不發(fā)送數(shù)據(jù)時釋放總線。
2．1 DS18820簡介
DS18820是一款可組網的數(shù)字式溫度傳感器，支持直接數(shù)字輸出，零功耗等待，無需外部調理電路，結構簡單，可靠性高。適應電壓范圍在3．0～5．5 V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；雙向通訊通過單總線接口串行方式實現(xiàn)；通過編程可直接讀出 9～12位分辨率的數(shù)字溫度值，對應轉換時間為93．75～750 ms，對應溫度分辨率為0．5℃～0．062 5℃；溫度測量范同為－55℃～125℃，其中－10℃～85℃之間測量精度可達±0．5℃；64位全球唯一編碼保證聯(lián)網可靠尋址。DS18820的內部結構如圖1所示。圖1中D0為數(shù)據(jù)輸入／輸出端，該引腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平。VDD是外部+5 V電源端，不用時接地。
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2．2 系統(tǒng)硬件設計
測量主機的總線接口卡采用一線總線指令卡，指令卡一側接主機USB端口，另一側向現(xiàn)場提供總線。指令卡從USB接口獲取電流，向總線上所有微功耗組件統(tǒng)一供電，避免不同信號源和電源共處一個系統(tǒng)中的交互影響，提高系統(tǒng)抗干擾能力。通過把USB端口轉化為虛擬串口實現(xiàn)主機和總線的通訊，使用標準串口編程實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)讀寫。一線總線技術使用分度號定義傳感器。指令卡把已處理信號和對應分度號、通道號送入主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時顯示和存儲。DS18820的引腳DQ接一線總線數(shù)據(jù)線，VDD和GND引腳接總線地線，總線與一線指令卡對應的DQ、GND接線端相連。由于溫度信號實時性要求較低，采用數(shù)據(jù)總線供電(寄生供電)方式，VDD端無需接外部電源，DS18820從數(shù)據(jù)總線取電。
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