环境状况监控体系一般用于程控机房、精密仪器室、图书馆、仓库、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、浸水及不合法侵入等状况，依据设定值主动报警并驱动相关执行器。这是计算机在测控范畴的典型使用的实例。一般的规划计划是选用一块功用契合要求的多路数据收集(A/D)卡，与PC机或单片机的并行口相联，然后把各种传感器
送来的模仿信号经多路转化开关加到A/D上，转化成数字信号后交计算机进行处理。可是这样规划至少存在两大缺陷：其一，要拉一大把线路才能把现场传感器的信号送到收集卡上，布线施工费事、本钱高；其二，线路上传送的是模仿信号，易受搅扰、易被损耗。因而，这种计划的功用价格比较低。本文介绍一种近年才推出的单总线技能，能有效地战胜上述缺陷。
1 单总线技能简介
单总线技能是美国达拉斯半导体公司近年推出的新技能。它将地址线、数据线、操控线合为一根信号线，答应在这根信号线上挂上数百个测控目标，这些测控目标所用器材芯片是由该公司供给的。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，其间存有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，能够被仅有地区别辨认出来。这是定位和寻址器材完结单总线测控功用的前提条件。ROM中含有CRC检验码，能确保数据交换牢靠。芯片内还含有收、发操控和电源存储电路，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，作业时几毫瓦)存在大%&&&&&%中就可正常作业了，故一般不必另附电源。更为可贵的是这些芯片在检测点就把模仿信号数字化了，这样在单总线上传送的是数字信号，使体系的抗搅扰功用好、牢靠性高。
应当指出，单总线技能是建立在码分多址、串行分时数据交换的基础上的，因而只能用于对速度要求不高的场合，一般用于100kbps以下速率的测控体系中。
2 体系的组成
选用单总线技能规划环境状况监控体系，只需将一条双绞线(一根为信号线，一根为地线)从计算机拉向监控现场，然后将各种监控目标挂在其上就能够了，其示意图如图2所示。图中是以PC机串行口作输出的，因而需求串接一个由RS232到单总线的适配器。实际上，单总线技能也答应从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装备，其布线接头与电话线路一般用的相同，刺进和拔出都很便利。
该技能效果间隔一般为300米，经扩展可达2000米。能够组成成一个由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个器材，能满意一般监控体系的要求。
3 硬件装备
单总线专用芯片的品种和类型许多，能够参看达拉斯公司的数据手册和光盘(Data Book and CD ROM)依据需求选用，也可从互联网上拜访。这儿简略介绍图2中用到的一些器材芯片。
3.1 串口RS232到单总线适配器
当选用PC机进行低速测控时，用串行口RS232衔接是很便利的，但它不能一起挂上许多测控目标。为此要选用RS232到单总线的适配器，完结与PC机便利的衔接。达拉斯公司供给DS9097等类型的适配器，它可完结多线对一线的转化及电平的改换。
3.2 数字温度计
达拉斯公司供给了多种数字温度计，适宜单总线使用的典型产品是DS1820，其主要特性为：
·丈量温度：－55°C～+125°C
·分辨率：0.5°C
·温度值输出：9位数字量
·转化速度： 200ms/次
·上下限温度设置为用户界说式
·不需外围电路，电源可由单总线供给
·两种封装方式：3端PR－35塑封或16脚SSOP封装
该温度计是使用温敏振动器的频率随温度改变的联系、经过对振动周期的计数来完结温度丈量的。为了扩展测温规模和进步分辨率，使用了一个低温系数振动器和一个高温系数振动器别离进行计数，并选用了非线性累加器等电路来改进线性，故此DS1820具有上述杰出的特性，并且价格仅为一般模仿温度变送器的十分之一左右。
3.3 A/D转化器
在单总线上直接挂上A/D转化器，会使体系的检测功用大大增强。各种物理量只需经过传感器变为电压量，就可由A/D收集后经单总线送到计算机进行处理。达拉斯公司最近推出的DS2450便是这样的A/D转化器，其主要特性为：
·4路模仿输入通道，两种模仿输入量程：
0～2.56V和0～5.12V
·一个数据输出口，以16.3kbps的速率通讯，超速方式可达142kbps
·逐次迫临的改换原理，2～16位转化精度(可选择)
·选用单总线协议
·呼应模仿电压超门限报警设置
·不必另接电源和外围电路
·8脚SO%&&&&&% 封装
这样，上述温、湿度的检测，也可改用A/D转化器DS2450和模仿式温、湿度传感器串接来完结。图2中的烟雾传感器用作防火报警，一般有离子式、光电式两种，其输出电压超越A/D设定门限则做火灾报警。防不合法侵入可选用热释电式或红外式传感器，当有人侵入举动时，其输出电压可由A/D判知告警。
3.4 可寻址操控开关
在测控体系中，开关量操控是使用最多的。对计算机来讲，则是送出一位0或1操控码信号，用它去触发被控电路。一般是先触发光电耦合器，然后发动继电器、晶闸管或固体继电器，视被控设备功率巨细而选用适宜的开关器材。
达拉斯公司供给了一些可寻址的操控开关，如DS2405，其主要特性为：
·适用于单总线协议
·由单总线上的数据作为开关信号，操控漏极开路输出端的通断状况，如图3所示。
·PIO引脚吸收能力大于4mA/0.4V
·不必外接电源
·三种封装方式：TO－92三脚塑封；SOT－223四脚平面封装和C－Lead六脚外表装置封装。
3.5 硅序列号DS2401
该芯片实际上是契合单总线协议的ROM硅片，厂家在其间写入了仅有的序列号，用作寻址定位的标识。例如图2中的浸水报警，当置于地面上的探测器被水淹了，则短路接通了DS2401，被计算机查询到后就会宣布浸水报警。
3.6 防静电维护二极管
为避免处在开路状况易受静电等搅扰侵入，一般在单总线线路的结尾都接上DS9502之类维护二极管。
4 软件规划
在单总线测控体系中，软件规划是技能的要害。简练的硬件装备是靠杂乱的软件来支撑的。单总线软件规划是根据达拉斯公司授权的软件开发商(ASDs)供给的TMEX软件成套开发工具。TMEX支撑Microsoft Windows及DOS的各种计算机渠道，能够选用C、C++、Pascal(Borland Delphi)、Microsoft Access和Microsoft Visual Basic等计算机语言。TMEX还支撑DS9097U通用串行口转化器、DS9097、DS9087E及“真实”接地串行口转化器和DS1410E、DS1410D并行转化口。
为确保数据牢靠地传送，任一时刻单总线上只能有一个操控信号或数据。进行数据通讯时应契合单总线协议，计算机对某一测控目标操作时，一般有以下四个进程：⑴初始化信号；⑵传送ROM指令；⑶传送RAM指令；⑷数据交换。每次传送的数据或指令都是由一系列的时序信号组成的，单总线上共有四种时序信号：⑴初始化信号(复位信号)；⑵写0信号；⑶写1信号；⑷读信号。规划中应确保指令执行时刻小于或等于时序信号中的最小时刻。因为有了TMEX单总线软件开发工具，软件规划比较标准，简单把握。
因为可在Windows渠道上开发软件，则可在屏幕上规划精巧、生动的界面，既可看到监控体系的总布局图，又可检查某个监控现场的状况数据和指示信号，从而到达现代化、主动化的管理水平。
综上所述，用单总线技能规划环境状况监控体系比选用传统的数据收集计划具有较高的功用价格比。并且，能够看出该技能具有以下特色：适用于低速测控场合；测控目标越多，越显现其优越性；性价比高；硬件施工、修理便利；抗搅扰功用好;有CRC校验，牢靠性高；软件规划标准；体系简明直观，易于把握。因而，活跃推行单总线技能的使用会有很好的经济效益和社会效益。
