數(shù)字溫度傳感器DS18B20在衛(wèi)星電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

0 引言
　　衛(wèi)星電源系統(tǒng)主要用來為整個(gè)衛(wèi)星的正常運(yùn)行提供穩(wěn)定的電源。它是衛(wèi)星電能產(chǎn)生、儲(chǔ)存、變換、調(diào)節(jié)、傳輸分配和管理的重要分系統(tǒng)。其基本功能是通過物理和化學(xué)過程將太陽的光能、核能或化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，并根據(jù)需要對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)節(jié)和變換，然后向衛(wèi)星其它各分系統(tǒng)不間斷供電。我國的衛(wèi)星大都采用太陽能／蓄電池供電系統(tǒng)。蓄電池充電終壓控制采用電壓-溫度補(bǔ)償法，即V-T曲線控制。蓄電池溫度傳感器傳統(tǒng)上一般選用熱電耦或鉑電阻。模擬電路硬件控制是溫度補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ǎ呀?jīng)在我國各種型號(hào)的衛(wèi)星上獲得成功應(yīng)用。
　　為加快我國衛(wèi)星電源分系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)。充分體現(xiàn)數(shù)字電路體積小、重量輕、功耗低、適應(yīng)性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，提高電源分系統(tǒng)的電能重量比，本文以DS18B20作為溫度傳感器，并采用單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、調(diào)節(jié)及V-T曲線控制。
　　
1 V-T曲線控制原理
　　V-T曲線的控制關(guān)系為：V=N（Vs-kT）
　　式中：Vs為電壓狀態(tài)值；T為溫度；k為溫度系數(shù)；N為補(bǔ)償系數(shù)。
　　如溫度T上升，電壓V下降，這表明此時(shí)蓄電池升高，需要調(diào)節(jié)充電電壓使溫度降低，這就是V-T曲線補(bǔ)
償。其具體方法是采用V-T曲線跟蹤補(bǔ)償方案來控制蓄電池的充電終止電壓，然后通過測量蓄電池組的端電壓和單體溫度，以預(yù)設(shè)的溫度補(bǔ)償電壓曲線確定充電結(jié)束狀態(tài)。同時(shí)在充電器內(nèi)部設(shè)置保護(hù)性充電終止電壓控制，以在電源控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)停止對(duì)蓄電池充電，從而保證蓄電池組的安全。
　　
2 數(shù)字溫度傳感器DS18B20
　　2.1 DS18B20的主要特點(diǎn)
　　DS18B20是美國DALLAS公司繼DS1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面都比DS1820有所改進(jìn)。DS18B20的主要特點(diǎn)如下：
　　◇采用單總線方式，僅需一根信號(hào)線與CPU連接即可傳送串行數(shù)據(jù)，且不需要外部元件；
　　◇每個(gè)芯片都有惟一編碼，多個(gè)DS18B20芯片可以并聯(lián)在一根總線上，故可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫； ◇測溫范圍為-55～125℃，分辨率為12位；
　　◇測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)為9～12位，并可編程選擇；
　　◇可用數(shù)據(jù)線供電，也可用外部電源。
　　2.2 DS18B20的結(jié)構(gòu)及功能
　　DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝，其管腳排列如圖1所示。圖中，GND為地；I／O為數(shù)據(jù)輸入／輸出端（即單線總線），該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平；VDD是外部+5 V電源端，不用時(shí)應(yīng)接地。

DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM、高速暫存器、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器、存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼發(fā)生器等七部分。其中ROM由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，它由生產(chǎn)廠家光刻而成，共分為8個(gè)字節(jié)，字節(jié)0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號(hào)28H，字節(jié)1～6的內(nèi)容是48位器件序列號(hào)，字節(jié)7是ROM前56位校驗(yàn)碼。每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣，就可以在一根總線上掛接多個(gè)DS18B20。
　　DS18B20溫度傳感器主要用于對(duì)溫度進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)可用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，并以0.0625℃／LSB形式表示。具體的溫度和數(shù)字量的關(guān)系如表1所列。

2.3 DS18B20的工作時(shí)序