在空調(diào)生產(chǎn)過程中，為確?？照{(diào)產(chǎn)品的質(zhì)量,，空調(diào)制造商在產(chǎn)品出廠前都必須對空調(diào)進行加熱帶、制熱,、制冷等環(huán)節(jié)的測試,，通過標準機的電壓、功率,、輸入管溫,、輸出管溫、回氣溫度、排氣溫度等參數(shù)判斷空調(diào)是否合格,，其中溫度參數(shù)檢測是整個空調(diào)檢測系統(tǒng)的重要部分,。
    在傳統(tǒng)的空調(diào)檢測系統(tǒng)中，溫度采集模塊多以熱電阻,、熱電偶為溫度傳感器,，溫度模擬信號必須經(jīng)過專門的調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后才能被單片機處理，使用一段時間后,，系統(tǒng)檢測到的溫度值往往不夠準確,，同時由于溫度采集點分布范圍廣，增加了布線難度,，也給系統(tǒng)維護帶來不便,。
    本文采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器、AT89S52單片機,，設(shè)計出適合空調(diào)檢測現(xiàn)場的溫度采集模塊,，實現(xiàn)現(xiàn)場16個采集點溫度數(shù)據(jù)的同步采集和傳輸。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
    空調(diào)檢測系統(tǒng)溫度采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。溫度采集模塊包括電源子模塊,、16路溫度采集子模塊、看門狗子模塊,、報警子模塊,、RS485接口子模塊。微控制器采用Atmel公司的AT89S52,，溫度采集采用Dallas公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。上位機采用研祥工控機,，監(jiān)控軟件采用Visual Basic 6.0編程,。
    溫度采集模塊電路板固定在每個工作站的控制柜里，并將現(xiàn)場采集到的各點溫度值實時傳送給上位機,，因此,，溫度采集模塊并沒有集成LCM子模塊和鍵盤電路。

2 硬件連接
2.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器
    DS18B20數(shù)字溫度傳感器溫度測量范圍為-55 ℃~+125 ℃,，在-10 ℃~+85 ℃范圍內(nèi),精度為±0.5 ℃,，可實現(xiàn)9 bit~12 bit溫度讀取。DS18B20具有一線總線的特點,，可以輕松組建溫度采集網(wǎng)絡,，并且體積小、分辨率高,、抗干擾能力強,，實用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高[1]，因此，在軸承測溫[2],、凍土區(qū)公路路基溫度測量[3]等場合有著廣泛的應用,。
    DS18B20溫度寄存器中的溫度值以9 bit數(shù)據(jù)格式表示，而輸出溫度則是以16 bit符號擴展的二進制補碼形式提供,，其中低8 bit用補碼表示,，第9 bit～16 bit為擴展符號位?？照{(diào)檢測系統(tǒng)所需檢測的溫度值均在0 ℃以上,，這樣，只需讀取緩存9個字節(jié)的前兩個字節(jié)即可,。
2.2 DS18B20硬件連接

    DS18B20器件都有一個唯一的64 bit ROM地址,，通過協(xié)議就能識別這些序列號，這樣多個DS18B20可以掛接在同一條單總線上,，構(gòu)成多點溫度采集網(wǎng)絡,。由于DS18B20具有“單總線”的技術(shù)特點，因此可以采用兩種不同的方式連接單片機,。
    （1）單端口并聯(lián)連接：所有DS18B20均連接在同一條總線上,，然后再連接到單片機的某個I/O端口。這種連接方式具有硬件開銷小的優(yōu)點,，理論上一根總線可以掛接256個DS18B20,，但若連接的數(shù)字傳感器數(shù)量較多，單片機需要花較多的時間才能獲得每個傳感器的序列號,，會降低系統(tǒng)的實時性,，同時使得軟件編程變得復雜。
    （2）多端口并行連接：每個DS18B20獨占單片機某個I/O端口,。這種并行連接方式使得單片機能夠?qū)λ械臄?shù)字傳感器進行并行操作,，同一時間能實現(xiàn)多個輸入輸出，實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的快速讀取,，從而提高系統(tǒng)的實時性,，同時也使得軟件編程變得簡單，縮短了項目的開發(fā)周期,。這種連接方式的缺點是硬件開銷比較大,。
    根據(jù)空調(diào)檢測系統(tǒng)的實際需要，系統(tǒng)使用16片DS18B20構(gòu)成小型溫度數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡,，結(jié)合單端口并聯(lián)連接和多端口并行連接的連接特點,，每個I/O端口連接兩片DS18B20，共使用8個I/O端口,，單片機與16片DS18B20連接框圖如圖2所示,。DS18B20芯片的DQ端和單片機的I/O端口相連,，并接上一個4.3 kΩ的上拉電阻，芯片的GND端接地線,， VDD端接5 V電源線,。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8 bit微控制器,，具有8 KB Flash,，256 B RAM，32 bit I/O口線,，3個16 bit定時器/計數(shù)器,，其資源性能可以滿足空調(diào)檢測系統(tǒng)溫度采集的需要。

    單片機需要通過接口電路實現(xiàn)與DS18B20的連接,，接口電路圖如圖3所示,。J1是接線端子臺， DS18B20通過三芯電纜連接到J1,；二極管IN4148實現(xiàn)電壓鉗位,；RWDS1和單片機AT89S52的一個I/O端口相連；16片DS18B20通過J1~J8與溫度采集模塊連接,。

3 程序設(shè)計
3.1 DS18B20溫度采集
    DS18B20溫度采集基本流程：單片機發(fā)出復位脈沖,，當信號線上的DS18B20發(fā)出存在脈沖后，即完成DS18B20的初始化工作,；單片機檢測到存在脈沖,，便發(fā)起ROM操作命令；發(fā)送內(nèi)存操作指令,，啟動DS18B20溫度轉(zhuǎn)換,；延時2 μs等待溫度轉(zhuǎn)換完成；發(fā)出匹配ROM命令后緊接著發(fā)送片內(nèi)ROM序列號,；讀取序列號對應的DS18B20暫存器,，從而讀出溫度值；讀完一個DS18B20溫度值后,，接著轉(zhuǎn)向下一個DS18B20的操作。這樣的操作循環(huán)進行,，從而完成對所有DS18B20溫度值的讀取,。溫度采集基本流程圖[1]如圖4所示。

    DS18B20作為智能集成溫度傳感器,，其智能化實現(xiàn)要以高質(zhì)量代碼作保障,。因為讀取每一個DS18B20都需要匹配序列號，復位,、讀,、寫操作都需要針對不同的I/O口,，所以，16片DS18B20經(jīng)單片機8個I/O口接入,，需要定義對應8個I/O口的變量：18b20_0~18b20_7,、18b20_0定義語句表示如下：“sbit 18b20_0=P1^0;”；需要定義8個復位(初始化)函數(shù)：void re18b20_0()~void re18b20_7(),；需要定義8個寫函數(shù)：void wr18b20_0(uchar ml)~void wr18b20_7(uchar ml),；需要定義8個讀函數(shù)：void rd18b20_0()~void rd18b20_7()。對于單個I/O口(如P1.0),，單片機在發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令后,，發(fā)送匹配命令wr18b20_0(0x55)；連續(xù)調(diào)用8次寫函數(shù)發(fā)送序列號,；發(fā)送讀溫度暫存器命令wr18b20_0(0xbe),；調(diào)用讀函數(shù)rd18b20_0()讀取溫度低8 bit；經(jīng)溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)處理后,，將溫度整數(shù)部分保存在wd[0],，小數(shù)部分保存到wd[1]。讀取另外一片DS18B20,，其溫度值的整數(shù)和小數(shù)部分分別保存到wd[2],、wd[3]。讀取P1.1端口,，溫度讀取過程相同,。所有傳感器的溫度值都保存到wd數(shù)組中，最后由單片機AT89S52按照Modbus協(xié)議發(fā)送給上位機,。
3.2 程序編寫需要注意以下幾點
    (1)單片機采用C51編程,，代碼功能模塊清晰，可讀性強,。從本應用狀況來看,，其實時性能得到保證，因此,，匯編語言不一定是最好的選擇,。
    (2)空調(diào)檢測系統(tǒng)所采集的溫度均在0 ℃以上，并且上位機軟件可以實現(xiàn)溫度報警功能,，因此,，讀函數(shù)讀取RAM寄存器只需讀取前兩個字節(jié)。
    (3)單片機和上位機軟件通信采用Modbus協(xié)議的RTU模式,，因此,，溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)實現(xiàn)的功能就是將溫度低字節(jié)轉(zhuǎn)化為十六進制數(shù)據(jù)，并保存到數(shù)組里,。
4 應用分析
    空調(diào)檢測是在一個溫濕度變化復雜,、干擾源多的空調(diào)檢測房里進行,，空調(diào)檢測系統(tǒng)包括1#~6#工作站，每個工作站均配有5臺標準室內(nèi)機,。定頻,、變頻一拖一、一拖多等機型的室外機由生產(chǎn)線運送到各站臺,，電源線,、信號線等連接完畢后，即可掃描條碼進行檢測,。檢測過程中,，上位機軟件能實時檢測溫度、壓力等參數(shù),，檢測完畢,，系統(tǒng)自動存儲各種數(shù)據(jù)，如果參數(shù)不合格,，則發(fā)出報警信號,。
    基于空調(diào)檢測環(huán)境溫濕度變化復雜的現(xiàn)場狀況，數(shù)字溫度傳感器DS18B20需要采用不銹鋼外殼封裝,，以達到防水防潮目的,。DS18B20溫度采集點主要分布在室內(nèi)標準機的進風口、出風口和盤管,。測量壓縮機排氣管溫度時,，不銹鋼封裝的DS18B20需要嵌入固定到金屬夾里面，通過這樣測量方式得到的是排氣管表面溫度,，需要利用上位機軟件進行必要的數(shù)據(jù)處理,，才能得到排氣管的實際溫度。
    上位機監(jiān)控軟件采用模塊化設(shè)計,，軟件分為數(shù)據(jù)通信,、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示,、數(shù)據(jù)管理,、用戶管理模塊，并將各模塊的實現(xiàn)代碼封裝成模塊和類模塊,。需要注意的是：為了方便對DS18B20數(shù)字溫度傳感器進行安裝,、測試和維護，監(jiān)控軟件應該有針對連接溫度傳感器的I/O端口,，以及I/O端口上的溫度傳感器的測試界面。上位機監(jiān)控界面溫度顯示區(qū)如圖5所示,，圖中顯示的是某機型在制冷期間某時刻溫度值,，圖中排氣溫度1和排氣溫度2為壓縮機管溫,。

    采用DS18B20的溫度采集模塊已應用到某大型空調(diào)生產(chǎn)廠的空調(diào)檢測系統(tǒng)中，溫度采集的準確性和實時性均滿足系統(tǒng)的要求,。數(shù)字溫度傳感器DS18B20和單片機AT89S52組成的溫度采集模塊,，能同時滿足成本和技術(shù)的要求，對組建多點溫度采集網(wǎng)絡具有一定的借鑒意義,。
參考文獻
[1] 周月霞,，孫傳友.DS18B20硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001(12)：25-29.
[2] 張海傳,，吳晨霞,，許東衛(wèi)，等.低功耗軸承溫度無線檢測系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子技術(shù)應用,，2009,，35(10).
[3] 何東坡，任貴波,，韓春鵬,，等.DS18B20在季凍土區(qū)公路路基溫度場測量中的應用[J].電子技術(shù)應用，2010,，36(4).
[4] 求是科技.單片機典型模塊設(shè)計實例導航[M].北京：人民郵電出版社,，2004.