一种快速查询多点 DS18B20 温度的方法.pdf

为了满足实时性要求较高系统的设计需求，针对串联多个器件在一线制总线上的结构导致的在查询多点温度时速度缓慢的问题，北京铭正同创科技有限公司提出了一种快速查询多点温度的解决方案。本方案以 Dallas公司开发的一线制数字温度传感器 DS18B20 为核心，通过采用每个并行端口上连接一个 DS18B20 器件，实现同时对多个 DS18B20 进行同步操作的方法。本方案可广泛应用于各种工业控制、仪器仪表产品中。 ### 一种快速查询多点 DS18B20 温度的方法 #### 技术背景与挑战 在工业控制及仪器仪表领域，实时性是非常重要的考量因素之一。然而，在传统的一线制总线架构中，当需要监测多个点的温度时，采用串联的方式连接多个DS18B20温度传感器会导致查询速度缓慢的问题。这是因为每完成一次温度测量都需要经历一系列复杂且耗时的操作步骤。因此，北京铭正同创科技有限公司提出了一种新的解决方案，旨在解决这一问题。 #### 解决方案概述 该方案的核心思想是通过并行连接多个DS18B20传感器来提高查询效率。具体而言，方案建议在每个并行端口上连接一个DS18B20传感器，从而实现在同一时刻对所有连接的传感器进行同步操作的目标。这一创新方法能够显著缩短查询时间，进而提升整个系统的实时响应能力。 #### DS18B20传感器简介 DS18B20是由Dallas公司开发的一款一线制数字温度传感器。相较于传统的热敏电阻，DS18B20具有以下优势： - **直接读取温度**：无需额外的模拟到数字转换环节。 - **灵活的分辨率配置**：用户可以通过简单的编程设定9到12位的分辨率，以满足不同的精度需求。 - **快速转换时间**：在12位分辨率下，DS18B20能在750毫秒内完成温度转换。 - **多样化的封装选项**：支持多种封装形式，便于集成到不同类型的系统中。 #### 传统串联结构的局限性 在传统的一线制总线结构中，多个DS18B20传感器通过DQ线串联起来。在这种情况下，对单个传感器进行温度转换和数据读取的操作需要经过13个步骤，其中包括复位脉冲、应答脉冲、ROM匹配、序列号发送等。根据DS18B20的数据手册，当精度设置为12位时，完成对一个传感器的温度测量大约需要1秒钟的时间。如果总线上有8个传感器，则需要8秒钟才能完成一轮查询，而且这还不包括系统初始化所需的额外时间。 #### 一线制总线操作原理 DS18B20的一线制总线操作是基于时间驱动的，这意味着每个操作都必须严格按照规定的时序执行。例如，读写一个比特的数据需要通过在特定时间内驱动DQ线上的高低电平来实现。此外，由于每个DS18B20传感器都有一个唯一的64位ROM序列号，因此每次操作前都需要进行ROM序列号的匹配，这进一步增加了操作时间。 #### 新方案的关键特点 - **并行端口连接**：每个DS18B20传感器连接到一个独立的并行端口上，从而避免了传统串联结构中的序列号匹配和时序等待问题。 - **同步操作**：通过并行端口，可以同时对所有连接的DS18B20传感器执行温度转换和数据读取操作，大大提高了查询效率。 - **适用性广泛**：这种方案适用于各种工业控制和仪器仪表产品，尤其适合那些对实时性有较高要求的应用场景。 #### 结论 北京铭正同创科技有限公司提出的这种方法有效地解决了传统一线制总线结构在多点温度查询时的速度瓶颈问题。通过并行连接和同步操作的方式，不仅极大地提高了查询效率，还简化了系统设计，增强了系统的稳定性和可靠性。对于那些需要高实时性的工业控制和仪器仪表产品来说，这项技术无疑提供了一个优秀的解决方案。