用一线总线器件实现移动数据收集

　　一线总线是DALLAS半导体公司推出的总线标准，是带ID标识的一线器件之间的数据传输协议。它采用单根数据线和地址构成的半双工通讯，可为移动数据采集系统的接口设计带来极大方便。由于一线器件功耗低，体积小，且内置锂电池，数据保持可达10年之久，因而可使电池电的便携式数据收集设备的维持时间大大提高，并可满足实用化的要求。

　　移动数据采集系统通常由一个便携式数据收集器和具有ID标识的信息纽扣器件组成。其信息纽扣可作为标识、数据存储器、时钟、温度传感器等器件分布在各个不同的点。数据收集器只要将探头与其瞬间接触即可完成数据的读写，从而实现信息采集。因而可广泛用于安全巡检、设备维护记录、铁路及电力线路巡查等不便于布线、且需要进行管理的设备。

　　1 硬件构成

　　采用线信息纽扣器件(iBUTTON)来设计数据收集器时，其独特的一线总线接口可以方便地设计装置结构外壳的一体化密封，以达到防水、防冲击的目的。金属装置的外壳可作为地线，而仅需要在装置的某处将数据引出以作为探头，它们之间可采用绝缘密封圈进行隔离。

　　一线总线上可挂有多个信息纽扣器件，由于每个器件均具有全球唯一的64位标识码，所以可解保每个信息纽具唯一性。

　　数据收集器通常要求记录实时数据信息，因此可利用这些标识码来表达地址、事件等信息，并通过收集器记录后由PC管理软件来演译代码的含义。

　　图1所示是笔者设计的数据收集器原理图，由于它需要采用电池供电，因此，笔者在选择芯片时从以几个方面来充分考虑降低功耗问题：

　　(1)采用低功耗的PIC12C508作为控制器，在低功耗睡眠模式下使其电池小于1μA。需要读取数据时，由所接触的信息纽扣所发出的低电平信号唤醒并复位CPU。工作完成后，重新进入睡眠节电模式。

　　(2)选用DS1996作为数据存储器，无需工作电源，作可将多片存储器直接连到一线总线上，每片容量为64kbit，也可根据需要任意增加，其内部锂电池可将数据保持10年。

　　(3)实时时钟芯生DS1994和纽扣式一线器件，可直接连到一线总线上。内部锂电池可独立工作，CPU在需要时对其时间进行读写。

　　(4)用指示灯及蜂鸣器在数据读取完成、存储器满、电池电压不足进进行提示。把电波电压通过R3、R4分压得到的电平通过GP4端口检测，当检测达到低电平时，以认为电池电压不足。为了降低功耗，应使系统只在每次工作时才读GP4电平。如果低电平上限为1V，晶体管饱和压降0.3V，那么在需求电池电压在2.5V提出警告时，应选择R3=10kΩ、R4=9.1kΩ。