基于USB接口的集成数字温度检测仪设计

　　0　引言

　　温度不仅是自动控制系统中常见的监测参数,而且随着人们对生活环境的重视,温度检测在环境监测和家居生活中的应用也越来越广。近年出现的各种半 导体集成温度传感器符合这些要求,同时从设计角度看,其具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等特点,其数字输出和可编程特性也使得系统具有良好的扩展性和 灵活性。为便于数据的后期处理,本设计利用USB接口将采集到的温度数据实时传输到PC。

　　USB接口是一种通用串行接口,最大特点是易于安装、可热插拔和高速传输。全速USB2.0和高速USB2.0最高传输速率分别可达12 Mbit/s和480 Mbit/s。因此,将USB接口应用于本设计中可很好地满足在多种环境下对温度进行监测的需要。

　　1　温度检测仪的硬件设计

　　温度检测仪的硬件部分由AT89C52单片机USB2.0全速接口芯片PDIUSBD12、集成温度传感器DS18B20组成,系统的总体框图如图1所示。

　　PC与温度检测仪通过USB接口相连。检测仪中的单片机用来控制温度传感器和获取温度数据,并与USB接口芯片共同解释USB通信协议,完成USB设备的枚举,从而实现与PC之间的数据交换。

　　系统工作时,首先由PC发出读取指令,检测仪接收到指令后启动温度采集过程,并将获得的温度数值立即回送PC,PC端收到该数值后根据用户需要进行后期处理。

　　1.1　USB接口芯片PDIUSBD12Philips公司生产的PDIUSBD12是一款符合USB2.0全速规范的接口芯片,内部不含微 控制器,使用时需通过8位高速并行数据线与其他微控制器连接。支持本地DMA传输,具有3个输入/输出端点。片内集成串行接口引擎SIE、FIFO存储 器、收发器以及电压调整器,集成6~48 MHz时钟乘法PLL,这样就可使用低成本的6 MHz晶振,EMI也　　随之降低。

　　1.2　DS18B20温度传感器

　　Dallas公司生产的DS18B20是一款数字式集成温度传感器,采用单总线结构,与微控制器的连接只需1条I/O线,可编程9~12 bit温度数值输出,最大转换时间为750 ms,测温范围在-5~+125°C。微控制器通过命令字与DS18B20进行交互。每片DS18B20都有一个唯一的64位ROM代码,前8位是 12Wire产品类型代码(DS18B20为28H),中间48位是序列号,最后8位是前56位内容的CRC校验码[1]。在一条I/O线上同时挂接多个 DS18B20时,微控制器可据此识别各个DS18B20并与它们交互,从而可以很方便地实现多点温度测量。　DS18B20的工作时序包括复位时序、写 周期时序、读周期时序。DS18B20的命令分为5个ROM命令字和5个RAM命令字,ROM命令字用于读取和匹配64位ROM代码,RAM命令字则主要 用于启动温度转换和读写温度寄存器。文献[1]给出了详细时序图和命令字列表。