作者: 廣州市信息產(chǎn)業(yè)部電子五所(510610) 吳 江 桂林市桂林電子工業(yè)學院(541004) 陳尚松 來源：《電子技術(shù)應用》

用單總線技術(shù)設計環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要： 介紹美國達拉斯半導體(dallas semiconductor)公司近年推出的單總線技術(shù)及相應的芯片，具體說明了用其設計環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)比采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的方案具有更高的性能價格比。

關(guān)鍵詞： 單總線 環(huán)境監(jiān)控 計算機應用

環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通常用于程控機房、精密儀器室、圖書館、庫房、無人值守站、變電站等場所，實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境中的溫度、濕度、煙霧、浸水及非法侵入等情況，根據(jù)設定值自動報警并驅(qū)動相關(guān)執(zhí)行器。這是計算機在測控領(lǐng)域的典型應用的實例。通常的設計方案是選用一塊性能符合要求的多路數(shù)據(jù)采集(a/d)卡，與pc機或單片機的并行口相聯(lián)，然后把各種傳感器送來的模擬信號經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)加到a/d上，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后交計算機進行處理。但是這樣設計至少存在兩大缺點：其一，要拉一大把線路才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上，布線施工麻煩、成本高；其二，線路上傳送的是模擬信號，易受干擾、易被損耗。因此，這種方案的性能價格比較低。本文介紹一種近年才推出的單總線技術(shù)，能有效地克服上述缺點。

１ 單總線技術(shù)簡介

單總線技術(shù)是美國達拉斯半導體公司近年推出的新技術(shù)。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號線，允許在這根信號線上掛上數(shù)百個測控對象，這些測控對象所用器件芯片是由該公司提供的。每個芯片均有一個64位的rom，廠家對每一個芯片用激光燒寫編碼，其中存有16位十進制編碼的序列號，也稱之為身份證號，確保掛在單總線上后，可以被唯一地區(qū)分識別出來。這是定位和尋址器件實現(xiàn)單總線測控功能的前提條件。rom中含有crc檢驗碼，能確保數(shù)據(jù)交換可靠。芯片內(nèi)還含有收、發(fā)控制和電源存儲電路，其示意圖如圖1所示。這些芯片的耗電量都很小，從總線上“偷”一點電（空閑時幾微瓦，工作時幾毫瓦）存在大電容中就可正常工作了，故一般不用另附電源。更為可貴的是這些芯片在檢測點就把模擬信號數(shù)字化了，這樣在單總線上傳送的是數(shù)字信號，使系統(tǒng)的抗干擾性能好、可靠性高。

應當指出，單總線技術(shù)是建立在碼分多址、串行分時數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上的，因此只能用于對速度要求不高的場合，一般用于100kbps以下速率的測控系統(tǒng)中。

２ 系統(tǒng)的組建

采用單總線技術(shù)設計環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，只要將一條雙絞線（一根為信號線，一根為地線）從計算機拉向監(jiān)控現(xiàn)場，然后將各種監(jiān)控對象掛在其上就可以了，其示意圖如圖２所示。圖中是以pc機串行口作輸出的，因此需要串接一個由rs232到單總線的適配器。實際上，單總線技術(shù)也允許從ｐｃ機或單片機并行口的某一位輸出。圖中只畫出了一個監(jiān)控現(xiàn)場的配置，其布線接頭與電話線路通常用的一樣，插入和拔出都很方便。

該技術(shù)作用距離通常為300米，經(jīng)擴展可達2000米�？梢越M建成一個由pc機驅(qū)動的微型局域網(wǎng)，該網(wǎng)干線長度可達200米，可掛20路支線；支線長度可達50米，可掛30個器件，能滿足一般監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

３ 硬件配置

單總線專用芯片的種類和型號很多，可以參閱達拉斯公司的數(shù)據(jù)手冊和光盤(data book and cd rom)根據(jù)需要選用，也可從互聯(lián)網(wǎng)上訪問。這里簡單介紹圖２中用到的一些器件芯片。

3.1 串口rs232到單總線適配器

當采用pc機進行低速測控時，用串行口rs232連接是很方便的，但它不能同時掛上許多測控對象。為此要采用rs232到單總線的適配器，實現(xiàn)與pc機方便的連接。達拉斯公司提供ds9097等型號的適配器，它可完成多線對一線的轉(zhuǎn)換及電平的變換。

3.2 數(shù)字溫度計

達拉斯公司提供了多種數(shù)字溫度計，適合單總線應用的典型產(chǎn)品是ds1820，其主要特性為：

·測量溫度：-55°ｃ～+125°ｃ

·分辨率：0.5°ｃ

·溫度值輸出：9位數(shù)字量

·轉(zhuǎn)換速度： 200ms／次

·上下限溫度設