基于LonWorks现场总线的Neuron智能节点实现温控实时监控与调节

2 、数字温度传感器DS18B20

DS18B20是由DALLAS所生产的基于1-Wire新一代数字温度传感器。该系列产品有DS1820、DS1822、DS18S20、DS18B20等,DS18B20性能最好,其温度转换数据位数可编程到12位。DS18B20采用3脚TO-92封装为主,其外形如小功率三极管。因每一个DS18B20都有一个自己特有的64位芯片ID序列号,可以在一条信号线上挂接任意多个数字式传感器。表1为分辨率0.0625°C时温度/数字量关系表。

2.1DS18B20特点

(1)独有的1-Wire接口,只需一个端口管脚进行通信;

(2)可简单构成分布式多分支温度测量应用系统;

(3)不需要任何外围元件;

(4)可通过数据线进行寄生电源供电;

(5)测温范围为-55~+125℃;

(6)测量精度在-10~+85℃测温范围内时为0.5℃;

(7)可编程9~12位数字温度计,相应分辨率为0.5~0.0625°C,最大转换时间分别为93.75ms与750ms;

(8)用户可定义非易失性温度报警设置及识别。

2.2DS18B20的工作时序与命令

DS18B20采用严格的单总线通信协议,以保证数据的完整性。该协议定义了几种信号类型:复位脉冲、应答脉冲、读/写0和读/写1。所有这些信号,除了应答脉冲以外,都由主机发出同步信号。命令和数据都是字节的低位在前。单总线系统中主设备首先对DS18B20进行初始化,以确认总线上有DS18B20在线并做好了操作的准备,再可执行ROM功能命令,然后方可执行存储器功能命令以进行启动温度转换及存储器操作等控制功能。初始化时序中,主机先通过拉低总线至少480μs,产生复位脉冲信号(Tx),接着主机释放总线,并进入接收模式(Rx),上拉电阻将单总线拉高;之后,在单总线器件检测到上升沿后,延时15~60μs,接着通过拉低总线60~240μs,以产生在线应答脉冲。

3 、系统硬件设计

3.1系统网络组成

本设计中楼宇自动化温度测控系统的网络结构如图2所示。系统选用两级计算机监控系统,即由上位管理机、LonTalk适配器以及多个智能节点组成。中央PC机控制节点的接口采用Echelon的PCLTA-10PCLonTalk适配卡。该卡是高性能的16位ISA总线LonWorks接口卡,系统中通信介质为双绞线。网络采用基于LonWorks总线的网络模型,节点数量可根据监控的需要进行开放增减。网络拓扑结构采用总线方式,通信位率设为78.125kbps时,LonWorks总线任意两节点之间的通信距离可以达到2700m,完全可以满足楼宇自动化系统的通信要求。上位机通过LonTalk适配器与LonWorks总线相连,用于整个系统的集中监控、管理、分析及网络通信检测等。