基于数字温度传感器实现单总线测温系统的设计
引言
单总线技术是美国dallas公司的一项专有技术，采用单根信号线传输数据，具有节省i／o口资源、结构简单、成本低、便于总线扩展和维护等诸多优点。单总线技术适用于单个主机系统控制一个或多个从机设备。dallas公司的单总线产品中均有一个8字节只读存储器（rom），用于存放产品的序列号（每个芯片唯一的64位标识代码）。如图1所示，从低位起第一个字节（8位）是器件的家族代码，表示产品的分类；接下来的6个字节（48位）是每个器件唯一的id号；最后一个字节（8位）是前56位的crc校验码。同一种类型的器件有248个id号码总量，确保了在总线上不会产生地址冲突。
传统的基于单总线的测温系统采用rom搜索的方式在线识别挂接在总线上器件的注册码和器件的类型，由此可在线确定总线上的器件数量。但是，随着挂接在总线上的单总线器件增加，搜索rom的时间也随之增加，系统开销增大。基于此，本设计采用支持菊链模式的新型数字温度传感器芯片ds28ea00组建单总线测温网络。该方案无需进行传统的rom搜索步骤，允许用户将器件在链路中的物理位置与序列号对应，节省了ram开销，简化了基于单总线的应用设计。
1、 ds28ea00特性分析
ds28ea00是具有9位（0．5℃）至12位（0．062 5℃）分辨率和用户可编程非易失性（nv）上／下触发点报警功能的数字温度计。每个ds28ea 00都有工厂编程的唯一64位序列号。ds28ea00具有滞回和干扰滤波功能，使其能够在大的单总线网络中可靠工作。与其他单总线器件（例如ds18b20）不同，ds28ea00具有两个额外的引脚用以执行顺序检测功能。该特性允许用户将器件在链路中的物理位置与序列号对应，例如用来测量储存塔不同高度处的温度。如果无需顺序检测功能，这些引脚可作为通用输入或输出。
2 、基于ds28ea00的测温系统的硬件连接
采用ds28ea00的单总线测温系统硬件连接图如图2所示，主控制器采用51系列单片机，通过一个通用i／o口与单总线器件ds28ea00连接。与dallas其他的数字温度传感器不同，ds28ea00具有两个额外的引脚pioa和piob。其中，除了连接在总线上的第一个ds28ea00的piob接地外，其他每一个器件的pioa均与下一个器件的piob相连接，最后一个ds28eaoo的pioa悬空或接地，所有的ds28ea00采用菊链的方式互连在一起。微控制器的其他部分连接输入设备、输出设备和通信接口。
3、 单总线菊链模式下的顺序检测分析
如表1所列，在菊链模式连接方式下，ds28ea00有3种工作状态：off、on和done。这3种状态的转换由chain command命令控制。当接通电源后，总线上所有的ds28ea00均处于off状态，在该状态下顺序检测rom命令“conditional read rom”不起作用。当处于on状态时，如果ds28ea00的piob引脚处于低电平状态，那么它将响应“conditional read rom”命令，发送自己的rom序列号。当发送完成后，该ds28ea00将处于down状态，不再响应“conditional read rom“命令，并将自己的pioa引脚置“0”电平，使得下一个ds28ea00继续响应“conditional read rom”命令，发送自己的rom序列号，直到连接在单总线上的最后一个ds28eaoo。当微控制器把所有ds28ea00的序列号都读到后，发送chain down命令，使得总线上挂接的所有ds28ea00均回复到off状态。如此，便完成了对总线上所有ds28ea00的rom检测，并且是按照顺序一个一个检测的，这使得检测的序列号与器件在链路中的物理位置相对应。如图3所示，主控制器采用chain command命令可以使ds28ea00在3种状态间切换，当发送chain command命令后，主控制器必须接着往总线上先写入一个字符的命令码，然后把该命令码以反码的形式再写入一遍。3个命令码3ch、5ah、96h分别对应状态off、on和down。如果菊链状态改变成功，则微控制器收到字符aah，否则收到ooh。
4 、基于ds28ea00的测温系统的软件设计
菊链状态下利用ds28ea00进行多点测温的程序流程如图4所示，测温主要分为下面几步：
①首先，单片机通过i／o口发送skip rom命令，同时向多个ds28ea00发送信号，接在skip rom命令后，发送chain on命令，使得所有的ds28ea00均处在on状态，此时所有从器件的pioa／piob引脚都是高电平状态除了总线网络中的第一个ds28ea00，它的piob是接地的。
②主控制器发送conditional read rom命令，此时菊链网络中的第一个ds28ea00将响应此命令，并发送自己的64位rom序列号，当主控制器接收到序列号后，接着发送chain done命令，把第一个ds28ea00置为down状态，并且使其pioa脚输出低电平，由于状态变为down，第一个ds28ea00将不再响应conditionalread rom命令。
③主控制器继续发送conditional read rom命令，此时由于第二个ds28ea00的piob脚被置低电平，所以将响应该条命令，并发送自己的64位rom序列号，当主控制器接收到序列号后，继续发送chain done命令，把第二个ds28ea00也置为down状态，并且使其pioa脚输出低电平，将选通第三个ds28ea00。
④主控制器将重复的执行conditional read rom命令，直到总线上所有的ds28ea00都完成发送rom序列号。
⑤主控制器通过发送skip rom命令和chain off命令结束顺序检测操作。
⑥主控制器根据读到的ds28ea00序列号，向指定的ds28ea00读取温度值。
以下为部分测温的源程序，编程环境是keil c。
5 、小结
本文介绍了一种基于ds28ea00的单总线测温系统的设计方案。采用dallas公司生产的支持菊连模式的数字温度传感器ds28ea00作为基本测温元件，重点分析了菊连模式下的顺序检测过程，给出了硬件连接图及软件流程。采用该方案无需进行传统的rom序列号搜索步骤，节省了ram开销，简化了基于单总线测温的设计。
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传统的基于单总线的测温系统采用rom搜索的方式在线识别挂接在总线上器件的注册码和器件的类型，由此可在线确定总线上的器件数量。但是，随着挂接在总线上的单总线器件增加，搜索rom的时间也随之增加，系统开销增大。基于此，本设计采用支持菊链模式的新型数字温度传感器芯片ds28ea00组建单总线测温网络。该方案无需进行传统的rom搜索步骤，允许用户将器件在链路中的物理位置与序列号对应，节省了ram开销，简化了基于单总线的应用设计。
1、 ds28ea00特性分析
ds28ea00是具有9位（0．5℃）至12位（0．062 5℃）分辨率和用户可编程非易失性（nv）上／下触发点报警功能的数字温度计。每个ds28ea 00都有工厂编程的唯一64位序列号。ds28ea00具有滞回和干扰滤波功能，使其能够在大的单总线网络中可靠工作。与其他单总线器件（例如ds18b20）不同，ds28ea00具有两个额外的引脚用以执行顺序检测功能。该特性允许用户将器件在链路中的物理位置与序列号对应，例如用来测量储存塔不同高度处的温度。如果无需顺序检测功能，这些引脚可作为通用输入或输出。
2 、基于ds28ea00的测温系统的硬件连接
采用ds28ea00的单总线测温系统硬件连接图如图2所示，主控制器采用51系列单片机，通过一个通用i／o口与单总线器件ds28ea00连接。与dallas其他的数字温度传感器不同，ds28ea00具有两个额外的引脚pioa和piob。其中，除了连接在总线上的第一个ds28ea00的piob接地外，其他每一个器件的pioa均与下一个器件的piob相连接，最后一个ds28eaoo的pioa悬空或接地，所有的ds28ea00采用菊链的方式互连在一起。微控制器的其他部分连接输入设备、输出设备和通信接口。
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①首先，单片机通过i／o口发送skip rom命令，同时向多个ds28ea00发送信号，接在skip rom命令后，发送chain on命令，使得所有的ds28ea00均处在on状态，此时所有从器件的pioa／piob引脚都是高电平状态除了总线网络中的第一个ds28ea00，它的piob是接地的。
②主控制器发送conditional read rom命令，此时菊链网络中的第一个ds28ea00将响应此命令，并发送自己的64位rom序列号，当主控制器接收到序列号后，接着发送chain done命令，把第一个ds28ea00置为down状态，并且使其pioa脚输出低电平，由于状态变为down，第一个ds28ea00将不再响应conditionalread rom命令。
③主控制器继续发送conditional read rom命令，此时由于第二个ds28ea00的piob脚被置低电平，所以将响应该条命令，并发送自己的64位rom序列号，当主控制器接收到序列号后，继续发送chain done命令，把第二个ds28ea00也置为down状态，并且使其pioa脚输出低电平，将选通第三个ds28ea00。
④主控制器将重复的执行conditional read rom命令，直到总线上所有的ds28ea00都完成发送rom序列号。
⑤主控制器通过发送skip rom命令和chain off命令结束顺序检测操作。
⑥主控制器根据读到的ds28ea00序列号，向指定的ds28ea00读取温度值。
以下为部分测温的源程序，编程环境是keil c。
5 、小结
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