在日常生活中，經(jīng)常需要在超過100℃的高溫、蒸汽量大的惡劣環(huán)境下（如制藥系統(tǒng)）進行溫度的采集、管理及監(jiān)控，而傳統(tǒng)的紙質(zhì)溫度記錄器和已開發(fā)出的一些溫度測量模塊很難能在這種惡劣的環(huán)境中可靠地完成溫度的采集，而且它們的使用壽命都比較短[1]。為此本文提出了一種基于DS1922E高溫紐扣溫度記錄器的高溫測量管理系統(tǒng)的設(shè)計[2]。

　　摘要：設(shè)計了一種基于DS1922E的高溫測量管理系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)整體架構(gòu)的分析和設(shè)計，闡述了主機與DS1922E間通過1?Wire總線獲取DS1922E的序列碼并且對其設(shè)置完全訪問密碼、準備和啟動一個溫度采集任務(wù)、主機停止任務(wù)及讀取DS1922E采集記錄的數(shù)據(jù)的通信過程，并給出及分析測試結(jié)果。DS1922E高溫紐扣溫度記錄器可以在高溫、潮濕等惡劣環(huán)境下可靠工作，應(yīng)用前景良好。

　　關(guān)鍵詞：DS1922E高溫紐扣溫度記錄器,1?Wire總線,初始化數(shù)值,溫度采集

　　0引言

　　該系統(tǒng)適合的溫度測量范圍較寬，能夠解決一些特殊環(huán)境下進行高溫測量的難題，且該系統(tǒng)對溫度采集數(shù)據(jù)的讀取簡單、可靠。

　　1高溫記錄管理系統(tǒng)架構(gòu)

　　1.1DS1922E高溫紐扣溫度記錄器

　　DS1922E高溫紐扣溫度記錄器是具有惟一的64位注冊號的堅固耐用系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶自定義的等間隔采樣速率（從1s～273h）、以8位（0.5℃）或11位（0.0625℃）的測量分辨率在15～140℃的溫度范圍內(nèi)進行溫度的測量并將測量結(jié)果自動記錄在內(nèi)部8KB的數(shù)據(jù)記錄存儲器中，數(shù)據(jù)的記錄格式有8位和16位兩種，15～110℃范圍內(nèi)測溫精度的典型值為±7℃，110～140℃測溫精度的典型值為±1.5℃，可通過密碼訪問存儲器和控制功能，啟動一個數(shù)據(jù)采集任務(wù)可有三種選擇（立即開始、一個溫度報警開始、一次用戶定義的延時開始），該iButton溫度記錄器可通過串行1?Wire協(xié)議實現(xiàn)與主機的通信[3]。

　　在本設(shè)計中，在將DS1922E高溫紐扣溫度記錄器放入惡劣環(huán)境中進行高溫測量時，選用具有較好的阻燃性及抗化學性能的DS1907作為iButton溫度記錄器的防護罩[1]。同時為了通過測量容器內(nèi)更多點處的溫度從而更好地實現(xiàn)對容器的溫度監(jiān)控[4]，選2個DS1922E高溫紐扣溫度記錄器分布在容器的邊緣處、選1個放在容器的中央，它們同時對容器的不同點進行溫度的測量及記錄。

　　1.2讀寫頭

　　在本設(shè)計中讀寫頭采用DS1402D?DR8。DS1402D?DR8可通過藍點接受點與DS1922E高溫紐扣溫度記錄器相接，而通過1?WireRJ?11與適配器（或接口轉(zhuǎn)換器）相連。該讀寫頭可以很方便地實現(xiàn)對DS1922E的讀/寫，只要與觸點輕輕接觸，瞬間便可完成。

　　1.3適配器（或接口轉(zhuǎn)換器）

　　適配器（或接口轉(zhuǎn)換器）選用DS9490R。該適配器有支持標準和高速1?Wire的通信，它有一個RJ?11可與選取的讀寫頭DS1402D?DR8相連；而且它還擁有有通信速率高達到12Mb/s的USB接口，可實現(xiàn)與PC機簡便快速地通信。

　　1.4溫度記錄管理系統(tǒng)

　　該溫度管理系統(tǒng)采用裝有驅(qū)動軟件和應(yīng)用程序的PC機。利用PC機通過1?Wire協(xié)議對DS1922E高溫紐扣溫度記錄器進行初始化及溫度記錄任務(wù)的設(shè)置；當iButton溫度記錄器采集完溫度數(shù)據(jù)后，PC機又通過1?Wire協(xié)議快速將其采集到的數(shù)據(jù)讀取，然后實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理[5?6]。

　　2主機與從機的通信過程的設(shè)計

　　在本設(shè)計中對整個系統(tǒng)的通信過程的設(shè)計主要包括三個模塊：主機獲取DS1922E的序列碼并且對其設(shè)置完全訪問密碼、準備和啟動一個溫度采集任務(wù)、主機停止任務(wù)及讀取DS1922E采集記錄的數(shù)據(jù)[7]。下面對這三個設(shè)計進行介紹。

　　2.1主機獲取各DS1922E的序列碼并且對其設(shè)置完全訪問密碼

　　主機通過發(fā)送讀ROM命令（（命令代碼為33H）分別獲取系統(tǒng)共用3個DS1922E的64位序列碼，便于對所用的iButton溫度記錄器進行分辨；然后主機通過發(fā)送匹配ROM命令（命令代碼為55H）、寫暫存器命令（命令代碼為0FH）、復制暫存器命令（命令代碼為99H）[8]分別對3個DS1922E設(shè)置完全訪問密碼，這樣保證數(shù)據(jù)的安全性。

　　2.2準備和啟動一個溫度采集任務(wù)

　　在該通信過程模塊設(shè)計中，主要包括3個步驟：清空前一個任務(wù)的數(shù)據(jù)，初始化，啟動一個新的任務(wù)[8]。

　　2.2.1清空前一個任務(wù)的數(shù)據(jù)

　　2.2.2初始化

　　主機通過發(fā)送匹配ROM命令（命令代碼為55H）、寫暫存器命令（命令代碼為0FH）、復制暫存器命令（命令代碼為99H）[8]、輸入正確的密碼分別對各DS1922E中相應(yīng)的寄存器進行初始化，初始化的內(nèi)容包括采樣速率的設(shè)定、溫度報警閾值的設(shè)定、采樣速率方式的選擇、存儲器滿后數(shù)據(jù)處理方式的選擇、溫度數(shù)據(jù)記錄格式的選擇、延時啟動的設(shè)定等。

　�。�1）初始化的設(shè)定

　�。�2）任務(wù)寄存器和啟動延時計數(shù)器的設(shè)置。由于本系統(tǒng)主要是進行高溫測量，且要求較高的測量分辨率，所以采用16位的數(shù)據(jù)記錄格式，則溫度記錄格式位TLFS=1；選用的啟動方式是延時一些時間后啟動而不用報警啟動，則溫度報警啟動位SUTA=0；存儲器記錄滿后停止記錄且保留已記錄的數(shù)據(jù)，則存儲器滿后數(shù)據(jù)處理方式的選擇RO=0；在整個任務(wù)的中，要使能溫度記錄，則溫度記錄使能位ETL=1。采用的啟動延時時間設(shè)定為20min，所以啟動延時計數(shù)器的三個字節(jié)的值為000014H。（3）RTC控制寄存器的設(shè)置。采用低速率采樣，故使能高速采樣位EHSS=0，同時要使能晶振，則EOSC=1。

　�。�4）采樣速率寄存器的設(shè)置。在本設(shè)計中，對容器內(nèi)的溫度采集時間需要28天，而又由于采用16位的數(shù)據(jù)記錄格式，則8KB的數(shù)據(jù)記錄存儲器最多可記錄的數(shù)為4096個，為了留出一定的存儲余量，在本設(shè)計中采樣速率選擇為每10分鐘采樣一個點，則在這28天內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)個數(shù)能達到4032個。則采樣速率寄存器的低8位為0AH，高8位為00H。

　�。�5）溫度報警寄存器及溫度報警使能寄存器的設(shè)置

　　考慮到系統(tǒng)的實際溫度變化范圍及DS1922E的溫度測量范圍，在本設(shè)計中，選取溫度T的最低值設(shè)為20℃、溫度的最高值設(shè)為135℃，根據(jù)溫度報警閾值TALM與溫度T的計算公式[8]：TALM=2T-28，可得低溫與高溫報警閾值分別為12（0CH）、242（F2H）。該溫度報警閾值的設(shè)置，主要是在實時監(jiān)測容器內(nèi)的溫度的變化時，主機一旦查詢到溫度報警狀態(tài)寄存器中的到有低溫或是高溫報警狀態(tài)位置1，則說明低溫已經(jīng)等于或低于20℃或是高溫已經(jīng)等于或高于135℃，則需要立即采取措施升溫或是降溫。要實現(xiàn)溫度報警，則溫度報警使能寄存器中的高溫報警使能位ETHA=1，低溫報警使能ETLA=1。初始化的通信過程的設(shè)計。由于本設(shè)計中初始化的寄存器都在寄存器頁1中，為不使地址出現(xiàn)中斷，在0200H～021FH之間忽略的地址單元對應(yīng)的數(shù)據(jù)也依次發(fā)送。在這些單元中除了0211H單元的數(shù)據(jù)規(guī)定為0FCH之外，其余的都發(fā)送空閑數(shù)據(jù)0FFH。其初始化的通信過程[8?9]如圖2所示。

　　2.2.3啟動一個新的任務(wù)

　　2.3主機停止任務(wù)及讀取DS1922E采集記錄的數(shù)據(jù)

　　3測試結(jié)果

　　4結(jié)語

　　該iButton溫度記錄器的溫度測量范圍較寬（15～140℃），耐腐蝕，壽命長，可自動完成溫度測量任務(wù)的啟動、數(shù)溫度數(shù)據(jù)的采集與記錄、數(shù)據(jù)的傳輸，與主機的連接簡單、使用方便[10]。正是由于DS1922E高溫紐扣（iButton）溫度記錄器的上述優(yōu)點，使得基于該溫度記錄器的高溫測量管理系統(tǒng)有較好的應(yīng)用前景。

　　參考文獻

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　　[2]王祖強，于建華.iButton的工作原理及其特點[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003，29（1）：60?61.

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　　[4]李有兵，林書句.基于DS18S20的多點溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計[J].硅谷，2012（7）：33?49.

　　[5]盧艷宏，馮源.基于1?Wire網(wǎng)絡(luò)的iButton軟件設(shè)計[J].電腦學習，2006（6）：22?23.

　　[6]董煒，王俊杰，楊士元.單總線測溫系統(tǒng)[J].自動化儀表，2005，26（6）：27?30.

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