單總線協(xié)議轉換器在分布式測控系統(tǒng)中的應用

1、單總線協(xié)議轉換器在分布式測控系統(tǒng)中的應用摘要：介紹DS2480B UART/RS232至單總線協(xié)議轉換器的主要特性、工作原理、接口技術，并具體闡述DS2480B在農(nóng)業(yè)溫室分布式測控系統(tǒng)設計中的應用。 關鍵詞：DS2480B 單總線 RS232 分布式測控單總線技術是美國Dallas半導體公司近年推出的新技術。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為1根信號線，允許在這根信號線上掛接數(shù)百個單總線器件芯片?；趩慰偩€的每個芯片內部均有1個出廠前被光刻好的64位ROM序列號，它可以看作是該芯片的地址序列碼。開始8位是產(chǎn)品類型標號，如DSl8B20為28H，DS2450為20H等；接著的48位是該芯片自身的序列

2、號，用以保證在同類芯片中的唯一性；最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。光刻ROM的作用是使每個單總線器件的地址都各不相同，這是定位和尋址器件實現(xiàn)單總線測控功能的前提條件，并以此為依據(jù)實現(xiàn)1根總線上掛接多個單總線芯片。芯片內部集成有收發(fā)控制電路和電源存儲電路。與微處理器的接口非常簡單，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。芯片的耗電量很小，從總線上偷一點電(空閑時幾W，工作時幾mW)存儲在片內的電容中就可正常工作，一般不用另附電源。最可貴的是這些芯片在檢測點已把被測信號數(shù)字化了，因此在單總線上傳送的是數(shù)字信號，這使得系統(tǒng)的抗干擾性能好、可靠性高、傳輸距離遠。單總線技術具有節(jié)省I/

3、O口線資源、結構簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護等優(yōu)點，因此，在分布式測控系統(tǒng)中有著廣泛應用。1 DS2480B主要特性 串口UART/RS232至單總線通信協(xié)議的轉接橋，可直接連到UART和5V RS232系統(tǒng)中, 支持Dallas全系列單總線器件，如數(shù)字溫度傳感器DS18B20、A/D轉換器DS2450等； 將主機從單總線時序控制中解脫出來，提供規(guī)范的、靈活的和強驅動的單總線定時； 具有較強的總線驅動能力，通信距離可達300 m； 可編程下拉擺率控制和有源上拉，工作范圍 5 V，-40 +85 ，8引腳SOIC封裝。2 引腳說明及原理框圖DS2480B為8腳貼片式封裝，如圖1所示。引腳功

4、能如表1所列。表1 引腳功能說明引腳號引腳名稱引腳功能1GND地線21-W單總線輸入輸出端3NC懸空4VDD4.55.5V電壓5VPPEPROM編程電壓6POLRXD/TXD選擇端7TXD發(fā)送端8RXD接收端DS2480B工作原理框圖如圖2所示。3 DS2480B與RS232的接口技術 電路應用了串口竊電技術，不用外加電源，同時有DS9502對單總線提供靜電保護，如圖3所示。4 基于DS2480B的單總線農(nóng)業(yè)溫室分布式測控系統(tǒng)設計 4.1 核心器件介紹溫度信號的檢測選用單總線數(shù)字溫度計DSl8B20。它利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關系，通過對振蕩周期的計數(shù)來實現(xiàn)溫度測量。DSl8B20采用

5、3引腳TO-92小體積封裝形式；溫度測量范圍為 -55+125 ，可編程為912位 A/D轉換精度，測溫分辨率可達 0.0625 ，典型轉換速度200 ms/次；被測溫度用符號擴展的16位二進制補碼數(shù)字量方式串行輸出；內部非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器可由用戶設置高、低限報警值。濕度信號、二氧化碳濃度等信號的檢測，先由相應的傳感器和信號調理電路將其轉換成電壓信號，然后掛接到DS2450上。DS2450是單總線4通道逐次逼近式A/D轉換器，其輸入電壓范圍、轉換精度位數(shù)(26位)、報警門限電壓等均可編程；每個通道有各自的存儲器以存儲電壓范圍設置、轉換結果、門限電壓等參數(shù)；普通方式下串行通信速率達16.3

6、kbps；片內16位循環(huán)冗余校驗碼生成器可用于檢測通信的正確性；芯片正常工作時僅消耗2.5 mW功率，空閑情況下消耗25W。溫室控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構采用開關量控制，選用可尋址的單總線控制開關DS2405，由它送出1位0或1作為控制碼信息，先觸發(fā)光電耦合器，經(jīng)功率放大，驅動繼電器、晶閘管或固態(tài)繼電器，控制通風機、增濕器執(zhí)行機構等的開啟與關閉。對于控制系統(tǒng)中所需要的數(shù)字輸入信號，可選用DS2401。DS2401是符合單總線協(xié)議的ROM硅片。當外圍電路接通DS2401后，通過條件搜索ROM命令，可以由計算機查詢到該輸入開關量的狀態(tài)。 4.2 系統(tǒng)硬件組成框圖 系統(tǒng)硬件組成框圖如圖4所示。 4.3 軟件

7、設計為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳輸，任一時刻單總線上只能有一個控制信號或數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)通信時應符合單總線協(xié)議，計算機對某一測控對象操作時，一般有以下4個過程： 初始化； 傳送ROM命令； 傳送RAM命令； 數(shù)據(jù)交換。每次傳送的數(shù)據(jù)或命令是由一系列的時序信號組成，單總線上共有4種時序信號： 初始化信號（復位信號）； 寫0信號； 寫1信號； 讀信號。軟件設計時要產(chǎn)生這四種時序信號波形。在單總線系統(tǒng)中，軟件設計是技術的關鍵。簡捷的硬件設計是靠復雜的軟件來支撐的。為了提高開發(fā)效率，我們采用了Dallas公司授權的軟件開發(fā)商(ASDB)提供的免費TMEX軟件開發(fā)工具套件。在TMEX中已包含上述4種時序信號波形程

8、序，編程時可直接調用。TMEX實際上是一些動態(tài)鏈接庫，包括IBFS32.DLL 、IB97U32.DLL 等文件，提供了對單總線芯片進行訪問和控制的函數(shù)。它支持Windows及DOS操作平臺，可以采用C、C+、Delphi、VB等計算機語言開發(fā)用戶應用程序；它還支持基于DS2480B的串口轉換器DS9097U、DS1410D并行轉換口。因此，可以設計精美、生動的界面，既可以看到測控系統(tǒng)的總布局圖，又可查看某個測控現(xiàn)場的狀態(tài)數(shù)據(jù)和指示信號，達到了現(xiàn)代化、自動化的管理水平。下面是用VB6.0開發(fā)工具調用TMEX的API函數(shù)，驅動DS2480B進行單總線通信的程序。.Dim dmmy,search,

9、 result as integerDim Myhandle as longState-buffer(15360) as bytePrivate declare function TMExtendedStartSession lib IBFS32.DLL(Byval portnum as integer Byval portType as integer, Byval reserved as any) as longPrivate declare function TMsetup lib IBFS32.DLL(Byval session_handle as long ,state_buffer

10、 as byte) as integerPrivate declare function TMfirst lib IBFS32.DLL (Byval session_handle as long, state_buffer as byte) as integerPrivate declare function TMrom lib IBFS32.DLL (Byval session_handle as long, state_buffer as byte,rom as integer) as integerPrivate declare function TMendsession lib IBF

11、S32.DLL(Byval session_handle as long) as integerMyhandle= TMExtendedStartSession(1,5,vbNullstring)檢查DS2480B是否準備就緒，準備建立會話注意，針對DS2480B，該函數(shù)第2個參數(shù)必須為If (Myhandle0) then 成功建立會話Dmmy=TMSetup(Myhandle) 初始化Search=TMFirst(Myhandle,state_buffer(0) 查找設備，找到第1個設備返回1If (search=1) thenROM0 = 0; 表示讀數(shù)據(jù)result = TMRom(session_handle, state_buffer(0), ROM(0);if (result = 1) then此時ROM中數(shù)據(jù)表示該設備的64位ROM序列號，其中 ROM0為器件類型代碼，如ROM(0)