SPMC65P2404A在智能測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 引言

　　智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。

1.2 智能測溫應(yīng)用

1.2.1 智能測溫在農(nóng)業(yè)大棚溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　溫度的監(jiān)視和控制可以說是在現(xiàn)在農(nóng)業(yè)最常用的技術(shù)，目前農(nóng)村幾乎每家都有離房屋一定距離的室外育秧棚，但大部分使用的是普通溫度計(jì)，且溫度計(jì)智能放在育秧棚內(nèi)，棚內(nèi)有露水，不易看清溫度，需多次來回察看，很不方便，稍微不注意，便會出現(xiàn)溫度偏高，秧苗壞死的情況。隨著現(xiàn)在信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)的逐步改造的實(shí)現(xiàn)，能夠獨(dú)立工作的溫度檢測、顯示及報(bào)警系統(tǒng)，迫切需求于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)。

1.2.2 智能測溫在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用

　　在化工領(lǐng)域中，經(jīng)常需要檢測和控制反應(yīng)釜中的液體的溫度，使之能夠穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)。只有這樣才能得到可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)或者得到合格的產(chǎn)品，這就要求系統(tǒng)對溫度的檢測，具有足夠的精度和真實(shí)性，控制要有足夠的精度，并且盡可能具有較低的成本，這樣的產(chǎn)品才具有真實(shí)價(jià)值。本智能測溫恰具有這樣的優(yōu)勢，由于其可直接輸出數(shù)字量，不需要A/D轉(zhuǎn)換，與單片機(jī)接口容易，成為原來傳統(tǒng)使用的熱電偶、熱電阻理想的替代品。

1.2.3 智能測溫在糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　保證糧庫中儲藏糧食的安全，一個(gè)十分重要的條件就是要求糧食儲藏溫度保持在18℃ ～ 20℃之間。對于出現(xiàn)不正常升溫，要求能夠迅速的監(jiān)測到，并且報(bào)警，使工作人員可以馬上采取措施降溫，如打開通排風(fēng)設(shè)備等。本智能測溫系統(tǒng)，可以程序設(shè)定9 ～ 12位的分辨率，測量溫度范圍為- 55℃ ～ + 125℃，在- 10℃ ～ + 85℃范圍內(nèi)，精度為± 0.5℃。DS18B20支持"一線總線"接口，用一根線對信號進(jìn)行雙向傳輸，具有接口簡單，容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，適用于單主機(jī)、多從機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)。DS18B20 測量的現(xiàn)場溫度直接以"一線總線"的數(shù)字方式傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于各種惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。糧庫多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)采用PC 機(jī)，下位機(jī)由單片機(jī)和測溫網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。溫度監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)Z庫的溫度進(jìn)行連續(xù)24 小時(shí)不間斷的監(jiān)控，超過設(shè)定溫度的值立即進(jìn)行聲光報(bào)警。

1.2.4 智能測溫在中央空調(diào)上的應(yīng)用

　　隨著人們生活水平的提高，住房條件的改善，人們對空調(diào)的舒適性和空氣品質(zhì)的要求越來越高. 分體式空調(diào)已不能滿足人們的要求，戶式中央空調(diào)得到了迅猛的發(fā)展. 目前它的控制技術(shù)較多借鑒中央空調(diào)系統(tǒng)，靠設(shè)置機(jī)械溫控開關(guān)來實(shí)現(xiàn)房間的恒溫控制. 這種控制方法，一方面操作不便，另一方面因溫度波動范圍大，影響人的舒適感，而且會造成一定的能量損耗. 在我們設(shè)計(jì)的智能測溫系統(tǒng)中，測量精度高，熱慣性小，硬件連線簡單，可靠性強(qiáng)。
另外，只能測溫系統(tǒng)還可廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、土木工程、煤礦等農(nóng)業(yè)和工業(yè)的各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用前景非常廣泛。

1.3 總體方案介紹

圖1 智能測溫原理圖

顯示部分：

另外，根據(jù)使用情況的不同，還可以加上聲光報(bào)警以及與PC機(jī)通信部分。

1.4 芯片簡介

　　SPMC65P2404A屬于8位通用單片機(jī)系列，為針對家用電器、工業(yè)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的工業(yè)級芯片；并為其應(yīng)用領(lǐng)域作了具有針對性的增強(qiáng)設(shè)計(jì)；如：抗干擾能力，增強(qiáng)的復(fù)位系統(tǒng)，該系列單片機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)在于抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制、儀器儀表、安防報(bào)警、計(jì)算機(jī)外圍等領(lǐng)域。

芯片簡介：
■SPMC65 CPU
-支持182條指令
-支持11種尋址方式
-系統(tǒng)時(shí)鐘頻率最高可達(dá)8MHz
-支持位操作指令（置1、清零、取反、測試）

■存儲空間
-4K字節(jié)的程序空間（OTP），并且可設(shè)置保密功能。
-192字節(jié)的RAM（含堆?？臻g）

■I/O端口
-23（28 Pin）/15（20 Pin）個(gè)具有復(fù)用功能的雙向I/O端口
-可編程設(shè)置為帶上拉/下拉電阻輸入或者懸浮輸入
-其中2個(gè)I/O 端口能提供20mA 的吸入電流

■中斷管理
-外部中斷選項(xiàng)：非屏蔽中斷NMI或可屏蔽中斷IRQ
-支持4個(gè)外部中斷，其中的一個(gè)可設(shè)置為非屏蔽中斷NMI
-12個(gè)內(nèi)部中斷

■復(fù)位管理
-上電復(fù)位(POR)
-低電壓復(fù)位(LVR)
-看門狗復(fù)位(WDR)
-外部復(fù)位(ERST)
-非法地址復(fù)位(IAR)

■時(shí)鐘管理
-3種時(shí)鐘源：晶體/陶瓷振蕩器、RC振蕩器、外部時(shí)鐘輸入
-在RC振蕩模式下，能夠輸出時(shí)鐘信號

■電源管理
-2種省電模式：STOP模式、HALT模式

■2個(gè)外圍模擬電路
-8通道10位精度的A/D轉(zhuǎn)換器（100KHz）
-低電壓復(fù)位（2.5V/4V）

■2通道8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(Timer0,Timer2)
-定時(shí)、計(jì)數(shù)功能
-捕獲功能（8位脈寬測量）
-8位比較輸出功能

■2通道16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(Timer1,Timer3)
-定時(shí)、計(jì)數(shù)功能
-捕獲功能（8位脈寬/周期測量，或16位脈寬測量）
-16位比較輸出功能
-12位PWM輸出功能

■時(shí)基定時(shí)器
-頻率選擇：1KHz ~ 62.5KHz @8MHz

■蜂鳴器輸出
-頻率選擇：1KHz ~ 2MHz @8MHz

■可編程看門狗定時(shí)器
-頻率選擇：1.5Hz ~ 195Hz @25KHz

1.5 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器

　　由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。
DS18B20的性能特點(diǎn)：
◆采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號位）
◆測溫范圍為-55℃ ~~~ +125℃，測量分辨率為0.0625℃,
◆內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM
◆適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)
◆用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限
◆內(nèi)含寄生電源。
　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示。

圖2智能集成溫度傳感器