環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通常用于程控機(jī)房,、精密儀器室,、圖書(shū)館,、庫(kù)房、無(wú)人值守站、變電站等場(chǎng)所,，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)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(shè)定值自動(dòng)報(bào)警并驅(qū)動(dòng)相關(guān)執(zhí)行器,。這是計(jì)算機(jī)在測(cè)控領(lǐng)域的典型應(yīng)用的實(shí)例。通常的設(shè)計(jì)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(jī)或單片機(jī)的并行口相聯(lián),，然后把各種傳感器送來(lái)的模擬信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)加到A/D上，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后交計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,。但是這樣設(shè)計(jì)至少存在兩大缺點(diǎn)：其一,，要拉一大把線路才能把現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)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(hào),，易受干擾,、易被損耗。因此,，這種方案的性能價(jià)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(diǎn),。
1 單總線技術(shù)簡(jiǎn)介
　　單總線技術(shù)是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)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(hào)線,，允許在這根信號(hào)線上掛上數(shù)百個(gè)測(cè)控對(duì)象，這些測(cè)控對(duì)象所用器件芯片是由該公司提供的,。每個(gè)芯片均有一個(gè)64位的ROM,，廠家對(duì)每一個(gè)芯片用激光燒寫(xiě)編碼，其中存有16位十進(jìn)制編碼的序列號(hào),，也稱(chēng)之為身份證號(hào),，確保掛在單總線上后，可以被唯一地區(qū)分識(shí)別出來(lái),。這是定位和尋址器件實(shí)現(xiàn)單總線測(cè)控功能的前提條件,。ROM中含有CRC檢驗(yàn)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(chǔ)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(diǎn)電(空閑時(shí)幾微瓦,，工作時(shí)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(cè)點(diǎn)就把模擬信號(hào)數(shù)字化了,，這樣在單總線上傳送的是數(shù)字信號(hào)，使系統(tǒng)的抗干擾性能好,、可靠性高,。

　　應(yīng)當(dāng)指出，單總線技術(shù)是建立在碼分多址,、串行分時(shí)數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上的,，因此只能用于對(duì)速度要求不高的場(chǎng)合，一般用于100kbps以下速率的測(cè)控系統(tǒng)中,。
2 系統(tǒng)的組建
　　采用單總線技術(shù)設(shè)計(jì)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(hào)線，一根為地線)從計(jì)算機(jī)拉向監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng),，然后將各種監(jiān)控對(duì)象掛在其上就可以了,，其示意圖如圖2所示。圖中是以PC機(jī)串行口作輸出的,，因此需要串接一個(gè)由RS232到單總線的適配器,。實(shí)際上，單總線技術(shù)也允許從PC機(jī)或單片機(jī)并行口的某一位輸出,。圖中只畫(huà)出了一個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)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(kuò)展可達(dá)2000米?？梢越M建成一個(gè)由PC機(jī)驅(qū)動(dòng)的微型局域網(wǎng),，該網(wǎng)干線長(zhǎng)度可達(dá)200米，可掛20路支線,；支線長(zhǎng)度可達(dá)50米,，可掛30個(gè)器件，能滿(mǎn)足一般監(jiān)控系統(tǒng)的要求,。
3 硬件配置
　　單總線專(zhuān)用芯片的種類(lèi)和型號(hào)很多,，可以參閱達(dá)拉斯公司的數(shù)據(jù)手冊(cè)和光盤(pán)(Data Book and CD ROM)根據(jù)需要選用，也可從互聯(lián)網(wǎng)上訪問(wèn)。這里簡(jiǎn)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(dāng)采用PC機(jī)進(jìn)行低速測(cè)控時(shí),，用串行口RS232連接是很方便的，但它不能同時(shí)掛上許多測(cè)控對(duì)象,。為此要采用RS232到單總線的適配器,，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)方便的連接。達(dá)拉斯公司提供DS9097等型號(hào)的適配器,，它可完成多線對(duì)一線的轉(zhuǎn)換及電平的變換,。
3.2 數(shù)字溫度計(jì)
　　達(dá)拉斯公司提供了多種數(shù)字溫度計(jì)，適合單總線應(yīng)用的典型產(chǎn)品是DS1820,，其主要特性為：
　　·測(cè)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(shè)置為用戶(hù)定義式
　　·不需外圍電路，電源可由單總線提供
　　·兩種封裝形式：3端PR－35塑封或16腳SSOP封裝
　　該溫度計(jì)是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系,、通過(guò)對(duì)振蕩周期的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的,。為了擴(kuò)大測(cè)溫范圍和提高分辨率，使用了一個(gè)低溫系數(shù)振蕩器和一個(gè)高溫系數(shù)振蕩器分別進(jìn)行計(jì)數(shù),，并采用了非線性累加器等電路來(lái)改善線性,，故此DS1820具有上述良好的特性，而且售價(jià)僅為通常模擬溫度變送器的十分之一左右,。
3.3 A/D轉(zhuǎn)換器
　　在單總線上直接掛上A/D轉(zhuǎn)換器,，會(huì)使系統(tǒng)的檢測(cè)功能大大增強(qiáng)。各種物理量只要通過(guò)傳感器變?yōu)殡妷毫?，就可由A/D采集后經(jīng)單總線送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,。達(dá)拉斯公司最近推出的DS2450就是這樣的A/D轉(zhuǎn)換器，其主要特性為：
　　·4路模擬輸入通道,，兩種模擬輸入量程：
　　0～2.56V和0～5.12V
　　·一個(gè)數(shù)據(jù)輸出口,，以16.3kbps的速率通信，超速模式可達(dá)142kbps
　　·逐次逼近的變換原理,，2～16位轉(zhuǎn)換精度(可選擇)
　　·采用單總線協(xié)議
　　·響應(yīng)模擬電壓超門(mén)限報(bào)警設(shè)置
　　·不用另接電源和外圍電路
　　·8腳SOIC 封裝
　　這樣,，上述溫、濕度的檢測(cè),，也可改用A/D轉(zhuǎn)換器DS2450和模擬式溫,、濕度傳感器串接來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2中的煙霧傳感器用作防火報(bào)警,，通常有離子式,、光電式兩種，其輸出電壓超過(guò)A/D設(shè)定門(mén)限則做火災(zāi)報(bào)警,。防非法侵入可選用熱釋電式或紅外式傳感器,，當(dāng)有人侵入行動(dòng)時(shí)，其輸出電壓可由A/D判知告警。
3.4 可尋址控制開(kāi)關(guān)
　　在測(cè)控系統(tǒng)中,，開(kāi)關(guān)量控制是應(yīng)用最多的,。對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)講，則是送出一位0或1控制碼信號(hào),，用它去觸發(fā)被控電路,。通常是先觸發(fā)光電耦合器，然后啟動(dòng)繼電器,、晶閘管或固體繼電器,，視被控設(shè)備功率大小而選用合適的開(kāi)關(guān)器件。
　　達(dá)拉斯公司提供了一些可尋址的控制開(kāi)關(guān),，如DS2405,，其主要特性為：
　　·適用于單總線協(xié)議
　　·由單總線上的數(shù)據(jù)作為開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制漏極開(kāi)路輸出端的通斷狀態(tài),，如圖3所示,。
　　·PIO引腳吸收能力大于4mA/0.4V
　　·不用外接電源
　　·三種封裝形式：TO－92三腳塑封；SOT－223四腳平面封裝和C－Lead六腳表面安裝封裝,。