数字式半导体测控芯片DS1620在温度自动控制中的应用R形端子【新闻】
数字式半导体测控芯片DS1620在温度自动控制中的应用
数字式半导体测控芯片DS1620在温度自动控制中的应用 2011年12月09日 来源: 北方工业大学信息工程学院 (北京100041)曹淑琴 赵红怡 辽宁省林业学校(沈阳110101)赵红菊1 引 言 我国人口众多,医院病人流量很大,一个大型医院放射科每天的病人在一百五十到二百人之间,一位放射科的主治医生审一位病人片子的时间只有三分钟,一个在数字放射系统(DigitalRadiography,DR)最佳温度工作范围内采集的图像,经工作站处理后能让医生审片的时间只有数秒,而在此温度之外采集到的图像,工作站要一分钟的处理时间,这对于只有三分钟审一幅片子的医生来说时间是最重要的。我国医疗环境比较差,医院对整体系统的要求非常高,比如,对系统的稳定性、安全性、易维护性、易操作性的要求就很高。所以,DR系统的温度控制是必不可少的,且要求也非常高。2 DS1620基本特性 DS1620是DALLAS公司生产的数字式温度测控芯片,其测温范围宽、读数稳定、外围电路少,与PC机和单片机接口方便,可广泛应用于温度控制,温度测量,工业系统及热敏系统中。 它的基本特性如下〔1〕:测温范围-55℃~+125℃,测量分辨率0.5℃;温度值以9位数字读出;在1秒内将温度值转化成数字量;上下限温度设置为用户可定义式,且恒定存储;数据的读写通过3线串行接口(CLK,DQ,RST);工作频率最大为2MHz;不需外围电路。 DS1620为8脚DIP或SOIC封装,其引脚功能如表1所示。3 DS1620测温原理 DS1620通过其专用的片载温度测量技术进行温度测量,其测温原理如图1所示。对低温系数振荡器的 脉冲个数进行计数,计数脉冲的周期由高温系数振荡器来决定〔1〕〔2〕。计数器和温度寄存器预先设置为-55℃的基准,如果计数器在脉冲周期结束之前到达0,则温度寄存器开始增数,表明温度值在-55℃之上,如此循环增值,最终温度寄存器中的数字量即为所测温度值〔3〕〔4〕。 计算温度值在DS1620内部进行,采用分辨率为0.5℃。DS1620的温度值以1/2℃LSB(最低有效位)表示,9位数据格式如下: 以DS1620为温度传感器可构成温度测量系统,通过PC机或单片机控制DS1620进行温度采样,并由数字量转换为摄氏温度,然后进行温度显示和控制。4 温控系统的组成 系统由主控模块、测温模块、单独控制模块、通讯模块、制冷模块、报警模块、供电模块构成。所用的主要元器件有:AT89C51,DS1620,MAX232,SN75451和半导体制冷芯片。 主控模块由AT89C51构成,主要功能是向测温模块采集数据并进行处理,再将处理结果发送给PC,同时,接收由PC发送的命令,执行PC命令来控制制冷模块。 当测得的四个测温芯片都高于25℃(测温芯片的TCOM脚输出都为高)时,AT89C51的P0.0~P0.3为高。AT89C51采集到该信号时,将由P1.6发送报警信号给PC,并用P1.7接收由PC发送的控制信号:当测得的4个测温芯片中任意一个低于20℃(测温芯片的TCOM脚输出为低)时,AT89C51的P0.0~P0.3为低。AT89C51采集到该信号时,也将由P1.6发送报警信号给PC,并用P1.7接受由PC发送的控制信号。如果接收到PC发高于25℃信号,将P1.4置低驱动75451的输出晶体管,使之导通,驱动继电器吸合使制冷芯片制冷;当接收到PC发低于20℃信号,将P1.4置高,75451的输出晶体管截止,驱动继电器不吸合使制冷芯片停止制冷。 测温模块测量数据采集板四个角的温度。当温度高于25℃时,DS1620的TCOM端发高电平;当温度低于20℃时,TCOM端发低电平。DS1620将TCOM端的信号分别发送到AT89C51的P0.0~P0.3管脚和GD74LS20,由AT89C51或GD74LS20来进行相应的控制。 通信模块通过普通I/O口与PC机RS-232串口实现通信的硬件接口电路。由于PC系列微机串行口为RS-232C标准接口,与输入、输出均采用TTL电平的AT89C51单片机在接口规范上不一致,因此,TTL电平到RS-232接口电平的转换采用MAXIM公司的MAX232标准RS-232接口芯片。该芯片可以用单电压(+5V)实现RS-232接口逻辑“1”(-3V~+15V)和“0”(+3V~+15V)的电平转换。AT89C51的P1.6模拟发送端,P1.7模拟接收端。 DS1620与计算机接口电路如图2所示,A/D接口电路为DS1620提供+5V电源,C3为去耦电容,R1、R2、R3为上拉电阻,R4、C1对CLK时钟信号滤波并防止负脉冲,C2防止数据线DQ出现脉冲。 当单片机和PC通信出现故障时,单独控制模块可以让温控自己工作,以保证生产的顺利进行。利用D
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