一種電冰箱檢測(cè)線溫度傳感器校驗(yàn)平臺(tái)

摘 要： 設(shè)計(jì)了一個(gè)DS18B20溫度傳感器校驗(yàn)平臺(tái)。將Pt100測(cè)得的溫度值作為標(biāo)準(zhǔn)溫度值，校驗(yàn)溫度傳感器是否合格。為了提高Pt100測(cè)得溫度的精準(zhǔn)性，使用格羅布斯準(zhǔn)則和算術(shù)平均值法分別消除粗大誤差和隨機(jī)誤差。以P89LPC935為核心設(shè)計(jì)了校驗(yàn)平臺(tái)的硬件和軟件，并使用Visual C++ 6.0設(shè)計(jì)了上位機(jī)顯示界面。
關(guān)鍵詞： DS18B20；Pt100；溫度傳感器；校驗(yàn)

　電冰箱出廠前需要試運(yùn)行幾十分鐘甚至數(shù)小時(shí)，同時(shí)檢測(cè)冷藏室、冷凍室、壓縮機(jī)進(jìn)氣口、出氣口和環(huán)境溫度、壓縮機(jī)功率等參數(shù)，以判斷電冰箱是否合格。一條電冰箱檢測(cè)線少則使用數(shù)百只溫度傳感器，多則使用數(shù)千只溫度傳感器。為了準(zhǔn)確檢測(cè)溫度，曾經(jīng)采用熱電阻、AD590等模擬式溫度傳感器。由于模擬式溫度傳感器均需要檢測(cè)轉(zhuǎn)換電路與A/D轉(zhuǎn)換器，使得電冰箱檢測(cè)線的制造與維護(hù)成本很高。DS18B20的問世給電冰箱檢測(cè)線數(shù)千點(diǎn)溫度檢測(cè)提供了極其方便的途徑。DS18B20直接輸出相應(yīng)溫度的數(shù)字量，無需轉(zhuǎn)換電路與A/D轉(zhuǎn)換器，使用極其方便，已被電冰箱生產(chǎn)廠家廣泛采用。
DS18B20采用“1-Wire”接口，測(cè)量溫度范圍為-55 ℃~+125 ℃，最高溫度分辨率為0.062 5 ℃，在-10 ℃~+85 ℃范圍內(nèi),精度為±0.5 ℃。溫度值采用12位二進(jìn)制數(shù)表示，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8 bit的RAM中，其中高5位為符號(hào)位，低11位為溫度值。如果測(cè)得的溫度大于等于0 ℃，高5位為0，將低11位的數(shù)值乘0.062 5即可得到實(shí)際溫度值；如果測(cè)得的溫度低于0 ℃，高5位為1，將低11位取反加1再乘0.062 5即可得到實(shí)際溫度值。
通常電冰箱冷凍室的溫度低于-20 ℃，壓縮機(jī)排氣口溫度可高達(dá)60 ℃左右，為了保證檢測(cè)線上數(shù)千只溫度傳感器測(cè)量偏差不大于±0.5 ℃，必須對(duì)DS18B20在-30 ℃~+60 ℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行校驗(yàn)篩選。為此，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)DS18B20溫度傳感器校驗(yàn)平臺(tái)。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
校驗(yàn)平臺(tái)由酒精恒溫槽與傳感器校驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成。酒精恒溫槽模擬不同的被測(cè)溫度。系統(tǒng)以P89LPC935單片機(jī)為核心，Pt100測(cè)溫電路為校驗(yàn)平臺(tái)提供準(zhǔn)確溫度值。DS18B20為待測(cè)溫度傳感器，校驗(yàn)平臺(tái)一次可以檢測(cè)16只傳感器。繼電器接口用來控制酒精槽制冷、制熱工作，為傳感器模擬-30 ℃~+60 ℃范圍的工作溫度。采用七位數(shù)碼管，顯示標(biāo)準(zhǔn)溫度、待測(cè)傳感器的溫度檢測(cè)值、二者偏差值等數(shù)據(jù)。
上位機(jī)可以通過串口接收、顯示各個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和校驗(yàn)結(jié)果。通過按鍵實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開始、停止等功能。
DS18B20是單總線、數(shù)字式溫度傳感器，對(duì)時(shí)序要求比較嚴(yán)格。工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序。常用的基本操作有Skip Rom（跳過Rom）[CCH]、Convert Temperature（溫度轉(zhuǎn)換）[44H]和Read Scratchpad（讀暫存存儲(chǔ)器）[BEH]。測(cè)得的溫度值存儲(chǔ)在高速暫存RAM的前兩個(gè)字節(jié)中。P89LPC935通過連續(xù)兩次讀操作，可以獲得溫度值。首先讀取的是低位字節(jié)TL，接著是高位字節(jié)TH[1]。P89LPC935與DS18B20的接口電路如圖1所示。本系統(tǒng)需要一次校驗(yàn)16個(gè)DS18B20，因單片機(jī)引腳有限，故選用16選1模擬開關(guān)CD4067。A、B、C、D為通道選擇端，INT為控制端。當(dāng)INT=1時(shí)，關(guān)閉所有通道。