一种基于DS18B20的多点测温采集仪的制作方法

本实用新型属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业，特指一种用于大量温度采集的采集仪。

背景技术：

现代化建设和国民经济发展迅速，社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高。温湿度的监测和控制已成为生产过程中非常重要的技术。温度传感器在工业领域应用范围非常广泛，在结构安全健康监测行业主要用来检测温度，是环境量监控不可缺少的部分。目前市场上用于采集温度传感器的采集仪一般只能连接一个温度传感器，而项目现场一般需要大量的温度测试点，部署大量的温度传感器后，配置有大量的温度采集仪，导致了项目监测成本增加。

技术实现要素：

针对上述的问题，本实用新型提供了一种基于DS18B20的多点测温采集仪，每个通道可以连接8个温度传感器，多点测温采集仪的通道数量可以根据现场的需要配置，提高了部署灵活性，由于减少了温度采集仪的使用数量，监测成本下降，推广了温度监测的应用。

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种基于DS18B20的多点测温采集仪，由单片机控制系统、电源管理电路、单总线驱动器、存储单元、通道片选板和通信电路构成，电源管理电路、存储单元和通信电路连接单片机控制系统，单片机控制系统连接单总线驱动器，单总线驱动器连接通道片选板，通道片选板连接温度传感器DS18B20。

单片机控制系统采用STM32单片机作为控制单元，STM32单片机的供电电压为3.3V，由电源管理电路提供，多点测温采集仪外部输入12V电源，经过多级降压后，为系统各个模块提供供电电压。

STM32单片机通过I2C总线与单总线驱动器和存储单元连接，单总线驱动器和存储单元在I2C总线上分配有不同的器件地址，可以共同使用同一个I2C总线。片选板连接到单总线驱动器输入端。现场部署完成后，需要通过通信电路接口将温度传感器内部编码ID存储至多点测温采集仪的存储单元。当采集温度时，单片机控制系统通过读取存储单元中的温度传感器编码ID，然后通过I2C总线控制单总线驱动器，单片机控制系统内置搜索算法，通过搜索算法将查询到连接在多点测温采集仪通道上的温度传感器，然后单片机控制系统对找到的温度传感器进行采集。单总线驱动器可以控制外部连接的MOSFET器件，用于单总线强上拉，提高单总线负载能力，同时，单总线通过上拉电阻，直接将单总线上拉至电源，这样，可以在不增加系统开销的情况下单个通道上面连接8个数字温度传感器。采集前，由STM32单片机从存储器件中取出操作数字温度传感器编码ID，通过单总线驱动器发送至单总线上，单总线上挂接的数字温度传感器，自动对比接收的温度传感器编码ID，如果判断与自己激光刻录的温度传感器编码ID一致，则选通接收后续命令，如果判断不相符，则后续命令不响应，直到下次对比温度传感器编码ID。通过单总线驱动器的外部MOSFET器件上拉和单总线的电源强上拉，提高了单总线驱动能力，实现了单通道连接8个数字温度传感器，同时，单总线通过两种上拉方式，可以使单总线延长至400米的通信距离，大大提高了通信距离，可以使数字温度传感器分布部署。多点测温采集仪可以通过通道片选板的方式，将通道扩展，最多支持32通道，每个通道可以连接8个温度传感器，一个多点测温采集仪可以采集现场256个数字温度传感器，节省了采集成本。

本实用新型解决了大量温度传感器采集问题，本实用新型所述的多点测温采集仪，通过内置搜索算法和单总线驱动技术，可以使多点测温采集仪接入最多256个温度传感器，解决了现场温度传感器采集问题，降低了温度传感器采集的成本。

附图说明

图1是本实用新型的多点测温采集仪示意图。

图2是单总线驱动器电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本实用新型。

参照图1，一种基于DS18B20的多点测温采集仪，主要由单片机控制系统(6)、单总线驱动器(4)、温度传感器DS18B20(1)、通道片选板(3)、存储单元(7)，通信电路(8)和电源管理电路(5)等组成。

单片机控制系统(6)采用STM32单片机，单总线驱动器(4)通过I2C总线与STM32单片机连接，同时该I2C总线还连接有存储单元(7)，存储单元采用EEPROM器件，具有可重复擦写特性。存储单元(7)与单总线驱动器(4)在I2C总线拥有不同的器件地址，STM32单片机可以根据不同的器件地址进行通信。电源管理电路(5)和通信电路(8)直接与单片机控制系统(6)连接，通信电路(8)采用485总线，将采集的温度数据发送至控制端。单总线驱动器(4)连接有通道片选板(3)，通道片选板(3)采用4通道一组的模式，即每块通道片选板(3)有4个通道，多点测温采集仪最多可以配置8块通道片选板(3)，现场可以根据温度传感器DS18B20(1)的实际部署数量，灵活配置通道片选板(3)，这样可以使成本降低。通道片选板(3)连接温度传感器DS18B20(1)，温度传感器DS18B20(1)与通道片选板(3)通过单总线(2)连接，每个通道的单总线(2)最多可以连接8个温度传感器DS18B20(1)。

多点测温采集仪现场部署完成后，通过通信电路(8)将现场连接的所有温度传感器DS18B20(1)的内部编码ID存储在存储单元(7)中。采集开始后，单片机控制系统(6)首先从存储单元(7)读取温度传感器DS18B20(1)的编码ID，然后控制通道片选板(3)，通过搜索算法，寻找挂载在单总线(2)上面对应的温度传感器DS18B20(1)，搜索完成后，STM32单片机通过单总线(2)选通该温度传感器DS18B20(1)，然后进行温度数据读取。

单总线驱动器(4)可以控制外部连接的MOSFET器件，用于单总线(2)强上拉，提高单总线负载能力，同时，单总线(2)通过上拉电阻(如图2所示，单总线有470Ω的上拉电阻，可以提高单总线驱动能力)，直接将单总线上拉至电源，这样，可以在不增加系统开销的情况下单个通道上面连接8个数字温度传感器。通过单总线驱动器(4)的外部MOSFET器件上拉和单总线的电源强上拉，提高了单总线驱动能力，实现了单通道连接8个温度传感器DS18B20(1)，同时，单总线通过两种上拉方式，可以使单总线延长至400米的通信距离，大大提高了通信距离，可以使温度传感器DS18B20(1)分布部署。多点测温采集仪可以通过通道片选板(3)的方式，将通道扩展，最多支持32通道，每个通道可以连接8个温度传感器，一个多点测温采集仪可以采集现场256个数字温度传感器，节省了采集成本。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。