CN103743494B

CN103743494B - 一种多通道温度采集装置及方法

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Publication number: CN103743494B
Application number: CN201310739036.7A
Authority: CN
Inventors: 朱玉昆; 杨建�
Original assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Current assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103743494A

Abstract

本案涉及一种温度测量领域，尤其是涉及一种多通道温度采集装置及方法。本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种多通道温度采集装置及方法。以期待解决现有技术中数据采集速度慢，温度传感器故障后影响范围大，混合电路中无法应用等问题。本装置，包括时序信号控制电路、至少一个DS18B20传感器、与DS18B20传感器数量对应的缓冲器、与DS18B20传感器数量对应的电压转换器、处理器，处理器控制端发送DS18B20传感器工作时序的协议控制信号，并通过与DS18B20传感器数量对应的处理器接收端接收电压转换器输出的电平信号。

Description

一种多通道温度采集装置及方法

技术领域

本案涉及一种温度测量领域，尤其是涉及一种多通道温度采集装置及方法。

背景技术

DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。多个DS18B20可以并联在唯一的数据线上，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。同时由于采用串行通讯，会导致数据采集速度慢，无法满足某些对温度测量要求一致性高的场合。

多个DS18B20同时测量时电源线/数据线并联在一起，当DS18B20发生故障时会造成整个测试系统故障。本案采用数据线并行接入微处理器，避免一个DS18B20发生故障引起整个测试系统故障；每个一个DS18B20供电均加限流电阻，避免一个DS18B20电源对地短路也会造成所有DS18B20无法正常工作，同时加一只电容组成滤波电路，提高一个DS18B20的稳定性。

现有DS18B20并联测温方法是采用微处理器端口的双向输入输出功能，通过改变微处理器端口功能后再对端口进行操作，但是在混合电路中，低功耗微处理器工作电压与DS18B20工作电压无法匹配，采用缓冲器器后微处理器无法采用端口的双向输入输出功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种多通道温度采集装置及方法。以期待解决现有技术中数据采集速度慢，温度传感器故障后影响范围大，混合电路中无法应用等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种多通道温度采集装置，其特征在于包括：

时序信号控制电路，用于接收处理器控制端发送的符合DS18B20传感器工作时序的协议控制信号；

至少一个DS18B20传感器，用于接收时序信号控制电路输出的符合DS18B20传感器工作时序的控制信号，并返回环境温度信号；

与DS18B20传感器数量对应的缓冲器，用于接收传感器返回的环境温度信号，进行功率匹配；

与DS18B20传感器数量对应的电压转换器，用于接收缓冲器输出的环境温度电平信号，与处理器接收端电平信号进行匹配；

处理器，用于通过处理器控制端发送DS18B20传感器工作时序的协议控制信号，并通过与DS18B20传感器数量对应的处理器接收端接收电压转换器输出的电平信号。

进一步的，所述协议信号控制电路包括与DS18B20传感器数量对应的协议信号控制子电路，所述协议信号控制子电路包括第一开关管、第二开关管、电源端，所述处理器控制端与第一开关管控制端连接，第一开关管输入端、第二开关管输入端接地，第一开关管输出端与第二开关管控制端连接，第二开关管输出端与电源端、DS18B20数据端、缓冲器输入端四端共点连接。

进一步的，所述协议信号控制电路还包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻R1两端分别与电源端、第一开关管输出端连接，第二电阻两端分别与电源端、第二开关管输出端连接。

进一步的，所述第一开关管、第二开关管分别是第一三极管、第二三极管，所述第一三极管基极是第一开关管的控制端，所述第一三极管集电极是第一开关管输出端，第一三极管发射极是第一开关管输入端；所述第二三极管基极是第二开关管的控制端，所述第二三极管集电极是第二开关管输出端，第二三极管发射极是第二开关管输入端。

进一步的，所述电压转换器是电阻或者降压电路，电压转换器输入电压是时序信号控制电路为高电压时的输出电压，电压转换器输出端输出值与处理器接收端电平信号相同。

一种多通道温度采集方法于包括：

步骤1：处理器控制端发送DS18B20传感器工作时序的协议控制信号，时序信号控制电路接收处理器控制端发送的符合DS18B20传感器工作时序的协议控制信号；

步骤2：DS18B20传感器用于接收时序信号控制电路输出的，符合DS18B20传感器工作时序的控制信号，并返回环境温度信号；

步骤3：缓冲器接收传感器返回的环境温度信号进行功率匹配后；电压转换器接收缓冲器输出的环境温度电平信号，与处理器接收端电平信号进行匹配

步骤4：DS18B20返回的采集的环境温度值通过缓冲器进行功率驱动后，再通过电压转换电路处理后发送给处理器接收端。

进一步的，所述协议信号控制电路还包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻R1两端分别与电源端、第一开关管输出端连接，第二电阻R2两端分别与电源端、第二开关管输出端连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)解决现有技术中数据采集速度慢，温度传感器故障后影响范围大，混合电路中无法应用等问题。

2)更进一步的技术方案是通过三极管V1驱动三极管V2实现处理器3.3V电源与DS18B20传感器5V电源的隔离，并实现由一通道控制信号转为多通道控制信号，使各个传感器数据总线分离。并行操作温度传感器。避免由于某一温度传感器数据线故障导致所有在线传感器故障问题。

3)更进一步的技术方案是采用缓冲器和电压转换器实现信号及电源隔离，避免由于某一温度传感器数据线故障导致所有在线传感器故障问题。

4)更进一步的技术方案是处理器一个I/O口（输出）输出DS18B20工作时序控制信号，实现处理器多个接收端接收传感器采集的温度对应的电平信号，实现数据输入输出分离。

5)更进一步的技术方案是每个温度传感器数据端占用一个处理器I/O口，实现处理器数据输出、数据输入分离和各温度传感器数据线的隔离。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为发明的一个实施例的电路原理图。

图2为发明的协议信号控制子电路示意图。

V1-第一开关管、V2-第二开关管

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一：本发明相关说明。

1、处理器控制端是普通IO端口。

2、处理器接收端是普通的IO端口。

3、混合电路与DS18B20传感器电压值不匹配，需要通过电压转换器进行电压值转换。

二、本装置组成：如图1所示：本发明包括处理器、缓冲器、温度传感器（DS18B20）、协议信号控制电路。其中协议信号控制电路输出端与温度传感器数据端DQ连接，温度传感器（DS18B20）数据端与缓冲器输入端连接，处理器工作电压为3.3V，温度传感器（DS18B20）工作电压为5V。处理器通过输出端口控制第一开关管V1，由V1提高处理器的驱动能力驱动三极管V2，R1、R2为限流电阻，V2集电极接温度传感器（DS18B20）的数据端实现处理器控制温度传感器的目的；V2集电极与缓冲器IC2A，通过IC2A实现DS18B20与微处理器的电压隔离；从而实现多通道温度传感器（DS18B20）并行采集在混合电路中的应用。

协议信号控制子电路示意图如图2所示：IC2为缓冲器，温度传感器（DS18B20）的另外两个端口（图2中未图示）中一个端口接5V信号，另外一个端口接地。处理器控制端通过R3、R4控制三极管V1提供处理器的驱动能力，同时V1驱动V2起到隔离温度传感器（多个协议信号控制子电路、多个缓冲器、多个电压转换器的控制多路温度传感器），使每个温度传感器（DS18B20）具有独立的数据线，解决现有技术中一个DS18B20发生数据线引起整个测试系统故障的问题，为混合电路应用做准备。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种多通道温度采集装置，其特征在于包括：

至少一个DS18B20传感器，用于通过DS18B20传感器数据端，接收时序信号控制电路输出的，符合DS18B20传感器工作时序的控制信号；并通过DS18B20传感器数据端返回环境温度信号；

与DS18B20传感器数量对应的缓冲器，用于接收DS18B20传感器数据端返回的环境温度信号，进行功率匹配；

处理器，用于通过处理器控制端发送DS18B20传感器工作时序的协议控制信号，并通过与DS18B20传感器数量对应的处理器接收端接收电压转换器输出的电平信号；

所述协议信号控制电路包括与DS18B20传感器数量对应的协议信号控制子电路，所述协议信号控制子电路包括第一开关管、第二开关管、电源端，所述处理器控制端与第一开关管控制端连接，第一开关管输入端、第二开关管输入端接地，第一开关管输出端与第二开关管控制端连接，第二开关管输出端与电源端、DS18B20传感器数据端、缓冲器输入端四端共点连接。

2.根据权利要求1所述的一种多通道温度采集装置，其特征在于所述协议信号控制电路还包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻R1两端分别与电源端、第一开关管输出端连接，第二电阻两端分别与电源端、第二开关管输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多通道温度采集装置，其特征在于所述第一开关管、第二开关管分别是第一三极管、第二三极管，所述第一三极管基极是第一开关管的控制端，所述第一三极管集电极是第一开关管输出端，第一三极管发射极是第一开关管输入端；所述第二三极管基极是第二开关管的控制端，所述第二三极管集电极是第二开关管输出端，第二三极管发射极是第二开关管输入端。

4.根据权利要求3所述的一种多通道温度采集装置，其特征在于所述电压转换器是电阻或者降压电路，电压转换器输入电压是时序信号控制电路与DS18B20传感器数据端共同作用的输出电压，电压转换器输出端输出值与处理器接收端电平信号相同。

5.一种多通道温度采集方法，该多通道温度采集方法使用权利要求1至4任一项所述多通道温度采集装置，其特征在于包括：

步骤2：DS18B20传感器数据端接收时序信号控制电路输出的，符合DS18B20传感器工作时序的控制信号，并通过DS18B20传感器数据端返回环境温度信号，所述DS18B20传感器至少一个；

步骤3：与DS18B20传感器数量对应的缓冲器接收DS18B20传感器返回的环境温度信号进行功率匹配后；电压转换器接收缓冲器输出的环境温度电平信号，与处理器接收端电平信号进行匹配后，发送给处理器接收端；

6.根据权利要求5所述的一种多通道温度采集方法，其特征在于所述协议信号控制电路还包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻R1两端分别与电源端、第一开关管输出端连接，第二电阻R2两端分别与电源端、第二开关管输出端连接。

7.根据权利要求5至6之一所述的一种多通道温度采集方法，其特征在于所述第一开关管、第二开关管分别是第一三极管、第二三极管，所述第一三极管基极是第一开关管的控制端，所述第一三极管集电极是第一开关管输出端，第一三极管发射极是第一开关管输入端；所述第二三极管基极是第二开关管的控制端，所述第二三极管集电极是第二开关管输出端，第二三极管发射极是第二开关管输入端。

8.根据权利要求7所述的一种多通道温度采集方法，其特征在于所述电压转换器是电阻或者降压电路，电压转换器输入电压是时序信号控制电路与DS18B20传感器数据端共同作用的输出电压，电压转换器输出端输出值与处理器接收端电平信号相同。