单总线技术在航空相机温控系统中的应用
来源： 作者： 发布时间：2015-04-09 10:32:16 浏览量：
6只传感器根据光学系统热分析结果，布置在镜头组件的不同位置上。为了最大限度方便布线，传感器采用寄生电源供电，即电源端与接地端相连，并接到最近的相机本体上。利用相机本体接地的特点，用一根信号线连接6只传感器，利用DSP上的一个I／O口采集温度信号。其中，SN74LVC4245A作为双向电平转换隔离器件，提高了对传感器的驱动能力，对传感器采用5 V电平信号驱动。MOSFET的作用是增强了总线上拉能力，保证了总线空闲时强上拉状态，提高了寄生电源模式下对传感器的供电能力。
3 系统软件设计
系统对DS18B20U各种操作必须按如下顺序进行：初始化DS18820U；发ROM功能命令；发存储器操作命令；处理数据执行。
由于DS18B20U对操作的时序性要求很高，所以主CPU经过单总线接口访问DS18B20U的工作流程必须要遵守严格的操作顺序，如果顺序中任意一步缺少或顺序错乱，DS18B20U将不会响应。首先将DS18B20U逐个挂接在主机上，以读出其序列号。其工作过程为：主机发出一个不小于480μs的低电平信号，复位DS18B20U。然后主机释放总线，进入接收模式，这时总线被上拉电阻和MOSFET管共同拉高，当DS18B20U探测到这个上升沿的时候，等待15～60μs后发送一个器件存在脉冲信号，把总线拉低大约60～240μs，表示器件已经正常挂接到总线上，当DS18B20U所发响应脉冲由主机接收后，主机再发读ROM命令代码33H，然后发一个脉冲，接着读取DS18B20U序列号的1位。用同样的方法读取序列号的56位。由于D贴片电感S18B20U单总线通信功绕行电感器能是分时完成的，需要遵循严格的时序绕行电感。读取器件序列号的程序流程如图3所示。
DS18B20U的命令中允许对所有在线节点进行统一操作，利用的是跳过ROM命令(命令为CCH)，即后面的操作是面对总线上所有的DS18B20 U。命令序列先跳过ROM，启动总线上所有DS18B20U进行温度测量，然后通过匹配ROM，再逐一读取DS18B20U的温度数据。这种方式使采集的温度数据具有很好的同步性，而且节省时间。读取多传感器温度信号的软件流程如图4所示。
现以初始化器件程序为例，图5给出对器件的初始化时序。
初始化时，首先主控器拉低总线至少480μs，然后释放总线进入接收状态，总线在上拉电阻的作用下产生一个上升沿，DS18B20U检测到这个上升沿后，等待15～60μs发出一个代表器件存在脉冲拉低总线约60～240μs，表示器件正常挂接，初始化部分程序代码如下：
4 高温试验
根据相机环境适应性要求，通过对相机进行高温试验来检测传感器的工作情况。利用传感器网络采集温度数据，通过串口通信，实时传送到上位机显示。在室温20℃时，相机放入温度箱进行高温试验，设定目标温度为70℃，温升速度为1℃／m。在高温试验过程中，镜头组件中的一个温度传感器显示温度曲线如图6所示。
5 结语
单总线的温度传感器DS18B20U体积小，精度高，不需要电感耦合A／D转换和标定的优点，适合远距离多传感器下的温度测量，使用寄生电源模式下，可使接线更加简单。试验结果显示，该传感器满足空间狭小，传感器布置多，且测量距离远等特点下航空相机的温度测量与控制。
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