解讀DS18B20數字溫度傳感器的控溫應用（水產養殖為例）

　　DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，如果出現序列混亂， 1-WIRE 器件將不響應主機，因此讀寫時序很重要。在水產養殖業中，水溫和環境的溫度控制，對于養殖來說非常的重要，因此，我們今天講的便是DS18B20 數字化溫度傳感器在養殖過程中到底有哪些應用。

1 系統概述

本溫控系統是針對鱔魚幼苗培育而研發的一套以溫度控制為主兼顧其他指標的監控系統。其系統構成如圖1所示。本系統由32位微控制器模塊、溫度采集模塊、光照采集模塊、控制執行模塊、加熱模塊等組成。其工作過程為：多個數字溫度傳感器DS18B20將感應到的溫度模擬信號轉換為數字電信號后，輸入到溫度檢測模塊，由溫度檢測模塊傳輸給微控制器模塊，進行數據的處理，經過處理好的數據一方面通過232通訊傳輸給上位機實時監控顯示；另一方面在進行模糊PID參數的自調整，調整好的參數輸出到控制執行模塊和加熱模塊，控制執行模塊接受到命令以后執行卷簾電機的開度、冷氣機的開關、熱水爐的開關及變頻器的調節等。

2 硬件部分

2.1 DS18B20簡介

DS18B20是最新型的數字化溫度傳感器，是單總線器件家族中的一員。它使用一種片內專有的溫度測量技術測溫。利用高低溫度系數振蕩器記錄由當時環境溫度所確定的計數值，以此確定當時當地的溫度。內部主要有測溫電路，1-Wire接口電路，存儲電路及CRC校驗電路。特點如下：

（1） 1-wire數字接口；

（2）專有的64位ROM序列號。含有8位家族號（28H），48位獨立序列號，8位CRC校驗碼，保證串行數據傳輸的可靠，出錯可檢驗；

（3） -10℃至+85℃范圍內保證測溫精度：±0.5℃；

（4） -55℃至+125℃的寬工作范圍；

（5） +3.0V至+5.5V的寬電源范圍；

（6）可根據實際情況采用本地供電或通過I/O線供電；

（7）用戶可選的9至12位分辨率，可編程選擇；

（8） 2字節EERROM，存儲上下限報警溫度設定值；

（9）封裝形式有TO-92，150milSO和倒裝芯片（±2.0℃精度）；

（10）體積小，價格低，使用靈活；

（11）無需任何外圍硬件；

（12） 16位二進制溫度數據格式（兩個字節），負溫度采用補碼表示。這些特點使系統設計更靈活、方便，適合構建大型的溫度測量系統。單總線的數字方式傳輸也大大提高了系統的抗干擾能力。主機與DS18B20交換數據主要靠CPU按照1-wire單總線協議在單總線上產生復位時序和讀寫時序來實現。其中包含復位脈沖、響應脈沖，寫1寫0讀1、讀0時序。只有響應脈沖由DS18B20發出，其余都由主機（程序）發出。時序要求具體介紹如下：

①復位時序：主機發出一個寬度為480~960μs的負脈沖之后，再發出15~60μs的正脈沖，DS18B20則會發出一個60~240μs的響應負脈沖，復位時序結束。

②寫時間片：即寫一位二進制信息，周期至少為61μs，且含至少1μs的恢復時間。主機啟動寫時序之后的15~60μs之間，DS18B20自動采樣數據線，低電平為0，高電平為1。主機寫0時，持續低電平60~120μs之間。寫1時，要在啟動后15μs之內使數據線變為高電平。

③讀時間片：即讀一位二進制信息，周期及恢復時間要求與寫時間片相同。主機啟動讀時序之后，至少保持1μs低電平，然后在接近啟動后15μs之前讀入數據。低電平為0，高電平為1。

2.2 STM32F103CB簡介

該系統芯片采用ST公司的32位微處理芯片STM32F103CB，該芯片采用Cortex-M3內核的作為中心控制單元，具有32位硬件除法和單周期乘法器等一系列先進的體系結構；可以有效地實現一些數字信號處理的算法（如FFT、DTMF等），有多達128KB的閃存，4個通用定時器模塊，32位定時器模式科技小論文，34個中斷，具有8個優先級，2個SSI同步串行接口模塊等豐富的資源。

STM32F103CB微處理器模塊是整個溫控系統的核心模塊，主要功能是實時處理數字溫度傳感器DS18B20采集到的溫度信息，并將得到的溫度信息值與模糊PID控制器設定控制輸出曲線進行實時對比得出需要輸出的控制信號量;產生輸出控制PWM波信號和通過232通訊傳輸給上位機實時監控顯示。

2.3 硬件電路圖

解讀DS18B20數字溫度傳感器的控溫應用（水產養殖為例）