摘要：介紹了一種基于Dallas公司的新型數(shù)字溫度傳感器DS28EA00的單總線測溫系統(tǒng)的設計方案。DS28EA00支持順序檢測功能，允許用戶將器件在鏈路中的物理位置與序列號對應。采用該方案無需進行傳統(tǒng)的ROM搜索，節(jié)省了RAM開銷，進一步簡化了基于單總線的應用設計。
關鍵詞：單片機；數(shù)字溫度傳感器；單總線；DS28EA00

引言
    單總線技術是美國Dallas公司的一項專有技術，采用單根信號線傳輸數(shù)據(jù)，具有節(jié)省I／O口資源、結構簡單、成本低、便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。單總線技術適用于單個主機系統(tǒng)控制一個或多個從機設備。Dallas公司的單總線產品中均有一個8字節(jié)只讀存儲器(ROM)，用于存放產品的序列號(每個芯片唯一的64位標識代碼)。如圖1所示，從低位起第一個字節(jié)(8位)是器件的家族代碼，表示產品的分類；接下來的6個字節(jié)(48位)是每個器件唯一的ID號；最后一個字節(jié)(8位)是前56位的CRC校驗碼。同一種類型的器件有248個ID號碼總量，確保了在總線上不會產生地址沖突。

    傳統(tǒng)的基于單總線的測溫系統(tǒng)采用ROM搜索的方式在線識別掛接在總線上器件的注冊碼和器件的類型，由此可在線確定總線上的器件數(shù)量。但是，隨著掛接在總線上的單總線器件增加，搜索ROM的時間也隨之增加，系統(tǒng)開銷增大?；诖?，本設計采用支持菊鏈模式的新型數(shù)字溫度傳感器芯片DS28EA00組建單總線測溫網(wǎng)絡。該方案無需進行傳統(tǒng)的ROM搜索步驟，允許用戶將器件在鏈路中的物理位置與序列號對應，節(jié)省了RAM開銷，簡化了基于單總線的應用設計。

1 DS28EA00特性分析
    DS28EA00是具有9位(0．5℃)至12位(0．062 5℃)分辨率和用戶可編程非易失性(NV)上／下觸發(fā)點報警功能的數(shù)字溫度計。每個DS28EA 00都有工廠編程的唯一64位序列號。DS28EA00具有滯回和干擾濾波功能，使其能夠在大的單總線網(wǎng)絡中可靠工作。與其他單總線器件(例如DS18B20)不同，DS28EA00具有兩個額外的引腳用以執(zhí)行順序檢測功能。該特性允許用戶將器件在鏈路中的物理位置與序列號對應，例如用來測量儲存塔不同高度處的溫度。如果無需順序檢測功能，這些引腳可作為通用輸入或輸出。

2 基于DS28EA00的測溫系統(tǒng)的硬件連接
    采用DS28EA00的單總線測溫系統(tǒng)硬件連接圖如圖2所示，主控制器采用51系列單片機，通過一個通用I／O口與單總線器件DS28EA00連接。與Dallas其他的數(shù)字溫度傳感器不同，DS28EA00具有兩個額外的引腳PIOA和PIOB。其中，除了連接在總線上的第一個DS28EA00的PIOB接地外，其他每一個器件的PIOA均與下一個器件的PIOB相連接，最后一個DS28EAOO的PIOA懸空或接地，所有的DS28EA00采用菊鏈的方式互連在一起。微控制器的其他部分連接輸入設備、輸出設備和通信接口。

3 單總線菊鏈模式下的順序檢測分析
    如表1所列，在菊鏈模式連接方式下，DS28EA00有3種工作狀態(tài)：OFF、ON和DONE。這3種狀態(tài)的轉換由Chain command命令控制。當接通電源后，總線上所有的DS28EA00均處于OFF狀態(tài)，在該狀態(tài)下順序檢測ROM命令“Conditional Read ROM”不起作用。當處于ON狀態(tài)時，如果DS28EA00的PIOB引腳處于低電平狀態(tài)，那么它將響應“Conditional Read ROM”命令，發(fā)送自己的ROM序列號。當發(fā)送完成后，該DS28EA00將處于DOWN狀態(tài)，不再響應“Conditional Read ROM"命令，并將自己的PIOA引腳置“0”電平，使得下一個DS28EA00繼續(xù)響應“Conditional Read ROM”命令，發(fā)送自己的ROM序列號，直到連接在單總線上的最后一個DS28EAOO。當微控制器把所有DS28EA00的序列號都讀到后，發(fā)送Chain DOWN命令，使得總線上掛接的所有DS28EA00均回復到OFF狀態(tài)。如此，便完成了對總線上所有DS28EA00的ROM檢測，并且是按照順序一個一個檢測的，這使得檢測的序列號與器件在鏈路中的物理位置相對應。如圖3所示，主控制器采用Chain command命令可以使DS28EA00在3種狀態(tài)間切換，當發(fā)送Chain command命令后，主控制器必須接著往總線上先寫入一個字符的命令碼，然后把該命令碼以反碼的形式再寫入一遍。3個命令碼3Ch、5Ah、96h分別對應狀態(tài)OFF、ON和DOWN。如果菊鏈狀態(tài)改變成功，則微控制器收到字符AAh，否則收到OOh。

4 基于DS28EA00的測溫系統(tǒng)的軟件設計
    菊鏈狀態(tài)下利用DS28EA00進行多點測溫的程序流程如圖4所示，測溫主要分為下面幾步：

    ①首先，單片機通過I／O口發(fā)送Skip ROM命令，同時向多個DS28EA00發(fā)送信號，接在Skip ROM命令后，發(fā)送Chain ON命令，使得所有的DS28EA00均處在ON狀態(tài)，此時所有從器件的PIOA／PIOB引腳都是高電平狀態(tài)除了總線網(wǎng)絡中的第一個DS28EA00，它的PIOB是接地的。
    ②主控制器發(fā)送Conditional Read ROM命令，此時菊鏈網(wǎng)絡中的第一個DS28EA00將響應此命令，并發(fā)送自己的64位ROM序列號，當主控制器接收到序列號后，接著發(fā)送Chain DONE命令，把第一個DS28EA00置為DOWN狀態(tài)，并且使其PIOA腳輸出低電平，由于狀態(tài)變?yōu)镈OWN，第一個DS28EA00將不再響應ConditionalRead ROM命令。
    ③主控制器繼續(xù)發(fā)送Conditional Read ROM命令，此時由于第二個DS28EA00的PIOB腳被置低電平，所以將響應該條命令，并發(fā)送自己的64位ROM序列號，當主控制器接收到序列號后，繼續(xù)發(fā)送Chain DONE命令，把第二個DS28EA00也置為DOWN狀態(tài)，并且使其PIOA腳輸出低電平，將選通第三個DS28EA00。
    ④主控制器將重復的執(zhí)行Conditional Read ROM命令，直到總線上所有的DS28EA00都完成發(fā)送ROM序列號。
    ⑤主控制器通過發(fā)送Skip ROM命令和Chain OFF命令結束順序檢測操作。
    ⑥主控制器根據(jù)讀到的DS28EA00序列號，向指定的DS28EA00讀取溫度值。
    以下為部分測溫的源程序，編程環(huán)境是Keil C。


5 小結
    本文介紹了一種基于DS28EA00的單總線測溫系統(tǒng)的設計方案。采用Dallas公司生產的支持菊連模式的數(shù)字溫度傳感器DS28EA00作為基本測溫元件，重點分析了菊連模式下的順序檢測過程，給出了硬件連接圖及軟件流程。采用該方案無需進行傳統(tǒng)的ROM序列號搜索步驟，節(jié)省了RAM開銷，簡化了基于單總線測溫的設計。