作者: 广州市信息产业部电子五所(510610) 吴 江 桂林市桂林电子工业学院(541004) 陈尚松 来源：《电子技术应用》

用单总线技术设计环境状态监控系统

摘 要： 介绍美国达拉斯半导体(dallas semiconductor)公司近年推出的单总线技术及相应的芯片，具体说明了用其设计环境状态监控系统比采用传统的数据采集的方案具有更高的性能价格比。

关键词： 单总线 环境监控 计算机应用

环境状态监控系统通常用于程控机房、精密仪器室、图书馆、库房、无人值守站、变电站等场所，实时监测现场环境中的温度、湿度、烟雾、浸水及非法侵入等情况，根据设定值自动报警并驱动相关执行器。这是计算机在测控领域的典型应用的实例。通常的设计方案是选用一块性能符合要求的多路数据采集(a/d)卡，与pc机或单片机的并行口相联，然后把各种传感器送来的模拟信号经多路转换开关加到a/d上，转换成数字信号后交计算机进行处理。但是这样设计至少存在两大缺点：其一，要拉一大把线路才能把现场传感器的信号送到采集卡上，布线施工麻烦、成本高；其二，线路上传送的是模拟信号，易受干扰、易被损耗。因此，这种方案的性能价格比较低。本文介绍一种近年才推出的单总线技术，能有效地克服上述缺点。

１ 单总线技术简介

单总线技术是美国达拉斯半导体公司近年推出的新技术。它将地址线、数据线、控制线合为一根信号线，允许在这根信号线上挂上数百个测控对象，这些测控对象所用器件芯片是由该公司提供的。每个芯片均有一个64位的rom，厂家对每一个芯片用激光烧写编码，其中存有16位十进制编码的序列号，也称之为身份证号，确保挂在单总线上后，可以被唯一地区分识别出来。这是定位和寻址器件实现单总线测控功能的前提条件。rom中含有crc检验码，能确保数据交换可靠。芯片内还含有收、发控制和电源存储电路，其示意图如图1所示。这些芯片的耗电量都很小，从总线上“偷”一点电（空闲时几微瓦，工作时几毫瓦）存在大电容中就可正常工作了，故一般不用另附电源。更为可贵的是这些芯片在检测点就把模拟信号数字化了，这样在单总线上传送的是数字信号，使系统的抗干扰性能好、可靠性高。

应当指出，单总线技术是建立在码分多址、串行分时数据交换的基础上的，因此只能用于对速度要求不高的场合，一般用于100kbps以下速率的测控系统中。

２ 系统的组建

采用单总线技术设计环境状态监控系统，只要将一条双绞线（一根为信号线，一根为地线）从计算机拉向监控现场，然后将各种监控对象挂在其上就可以了，其示意图如图２所示。图中是以pc机串行口作输出的，因此需要串接一个由rs232到单总线的适配器。实际上，单总线技术也允许从ｐｃ机或单片机并行口的某一位输出。图中只画出了一个监控现场的配置，其布线接头与电话线路通常用的一样，插入和拔出都很方便。

该技术作用距离通常为300米，经扩展可达2000米。可以组建成一个由pc机驱动的微型局域网，该网干线长度可达200米，可挂20路支线；支线长度可达50米，可挂30个器件，能满足一般监控系统的要求。

３ 硬件配置

单总线专用芯片的种类和型号很多，可以参阅达拉斯公司的数据手册和光盘(data book and cd rom)根据需要选用，也可从互联网上访问。这里简单介绍图２中用到的一些器件芯片。

3.1 串口rs232到单总线适配器

当采用pc机进行低速测控时，用串行口rs232连接是很方便的，但它不能同时挂上许多测控对象。为此要采用rs232到单总线的适配器，实现与pc机方便的连接。达拉斯公司提供ds9097等型号的适配器，它可完成多线对一线的转换及电平的变换。

3.2 数字温度计

达拉斯公司提供了多种数字温度计，适合单总线应用的典型产品是ds1820，其主要特性为：

·测量温度：-55°ｃ～+125°ｃ

·分辨率：0.5°ｃ

·温度值输出：9位数字量

·转换速度： 200ms／次

·上下限温度设