引言

    以 DS18B20 一线数字温度传感器为代表的符合 1-wire bus 通讯协议的电子器件已经得到了广泛的应用，这是由于一线电子器件本身具有可编程、存贮、数据采集与前期处理及通讯功能的优势。但是能够直接使用这些一线电子器件的必须是很专业的技术人员。一线总线指令卡在用一线电子器件生成的测量控制组件不断增加、丰富的过程中，将是至关重要的，这是由于指令卡具有独立处理一线总线技术相关问题的能力。

1 、一线总线指令卡

    与 PLC 和各种工业控制模块、模板相比，一线总线指令卡具有鲜明的特点和优势方面，指令卡是以总线方式工作的控制枢钮，面向计算机一侧，能以各种通讯方式传输数据，收发命令，充分利用计算机内资源；面向现场一侧，以总线方式直接实现测控；在成本核算、安装接线、学习掌握等方面更是具有明显的优势。

    面对（表一）所列的各种传感器、仪表信号，目前尚未见到一种以简单方式做统一处理的设备或装置，而过程控制现场却是经常需要处理来自不同传感器、仪表的信号，特别是非线性信号的补偿修正、小信号放大，通常要在计算机上做后期处理，这对于直接用户提出了很高的技术要求。虽然很多仪表前期做了补偿、修正，但是却大大增加了成本，并且使得仪表体积增大，电路复杂，而信号进入计算机还得通过传统的板卡或是以其它总线方式实现。

    一线总线指令卡提出了分度号编号的概念。分度号本来是用以确定各种温度传感器在测温范围内随温度变化准确对应的电压或电阻关系的数列，通常用 K 、 E 、 T 、 Cu50 、 Pt100 等字母数字来表示。一线总线仪表为了区别各种传感器、仪表的分类，对各种传感器、仪表甚至包括控制继电器都使用分度号编号定义，让用户在处理各种各样传感器仪表信号时借用并扩展温度传感器分度号的概念是非常方便的，一线总线技术把经过处理的各种信号送给计算机。编号中留出了自定义的分度号编号，对于能够采集的分度编号表以外的其它传感器信号，只要用户能够提供相关的数字表达式或数值序列，一线总线技术都能利用自定义分度编号轻松地在计算机上进行处理。用户可以自定义任何毫伏、毫安、 5V 等传感器。

表一　分度号编号

计算机以写指令的方式与一线总线指令卡进行数据交换，只用四条指令完成。

Read 读数据。 可以指定读某一路数据，也可以读所有已注册通路的数据。

Write 写数据 将输出数据写到指定的通路。

Reg 登记 在总线上登记一路传感器或仪表，并标记其分度号编号。

Del 删除 删除已注册的一路传感器或仪表。

一线总线指令卡可以选择 485 接口、 232 接口、 USB 接口以及 CAN 接口，指令卡可以与计算机相接，也可以与 PLC 或自主开发的单片机联接，一线总线指令卡更可以充分利用上位机资源之后，脱机独立工作，成为新一代工控现场的利器。

2 、一线测量控制组件

    一线总线技术提供了非常丰富的测控组件和仪表，以适应各种各样的现场测控需求，测控组件包括：

•  温度、湿度、压力、气体浓度等一线数字传感器和计数器、存贮器、记录体。

•  经过一线转换器可以将热电偶、热电阻、毫伏、频率、 1~5V 、 4~20mA 等常用信号转换成标准的一线总线组件。

•  收发 I/O 变化信号和带隔离的输出继电器。

•  温度、湿度、压力及各种仪表参数的多路巡检仪表。

•  各种仪表参数可控制输出的控制仪。

•  可以处理各种一线总线技术问题的指令卡。

•  各种通讯适配（ 232/485 ， CAN ，一线通讯， USB ）组件及相关程序。

•  应用一线总线技术的无线传输组件。

3 、工程问题与设计对策

测量多点温度参数值 在 -55 ℃ ~125 ℃温度范围内，选用一线总线指令卡或 DZT-512 单总线温度巡检仪最为方便，经济， DZT-512 可巡检 512 点温度值，并可以通过 485 通讯将数据传给计算机

测温范围加大 可以将各种热电偶或热电阻接到一线转换器上，由 DZT 一线总线系列仪表进行数据采集。这样做的优点是将传统方法中的信号放大 ( 或桥路差分放大）、非线性补偿、 A/D 转换、冷端补偿等由 DALLAS 器件一揽子解决，对于长期使用维护和继承而言是非常稳定可靠的方案选择。

同时测量温度、湿度、压力、流量… 在一线总线指令卡上同时测量各种混合参数可选用一线组件参数巡检仪或一线总线指令卡，由巡检仪或指令卡上得到的都是处理后直接可以使用的数据。

实验室简单测试 在计算机串口加一支一线通讯适配器就可以把各种一线组件测量参数在计算机上显示出来，非常经济、实用。

控制输出 用一线总线做控制输出可以让计算机避免在机箱内插入各种接口板，不必考虑主机的安全性和资源的不足，连线简单、降低成本、减少冗余。控制输出元件包括：一线 DAC 、一线控制继电器、一线固体继电器。

运动物体的参数测量 对旋转、移动物体上温度、湿度、压力等参数测量的障碍就是电源及通讯线无法联接，一线组件在短距离无线传输技术上有着节电，可扩展性好和电路结构方面的优势。

提高速度与增加负载 处理前面所有的一线总线测量问题都可以用寄生供电方式（无源）实现，即：一条数据线和一条地线。但是这种测量方法通常是对总线上的组件分别启动转换，当转换时间不能忽略的时候，数据传输的速度将受到影响，在一线总线上给一组件提供一条电源线将使传输速度大大提高，同时也使一线总线的负载能力提高。

通讯与软件 所有的一线组件都可以在一线总线上传输数据，一线总线巡测仪表可以通过 485 、 USB 、 CAN 等通讯方式与计算机之间进行双向数据传输，并且对于一些自主开发的单片机仪表、 PLC 等也可以通过一线总线指令卡应用一线总线技术。一线总线仪表可以提供通讯协议，动态数据库，并做成了通常组态软件可以调用的 DDE 模块或 OPC 模块。

结束语

    一线总线指令卡用于处理一线总线技术非常简单实用，易学易懂，随着一线总线技术的不断发展，一线测量控制组件的不断出新，指令卡具有通过上位机程序进行升级而不必更换硬件的能力，在技术上与时俱进。

参考文献：

[1] 王雨、贺为人 1-Wite Bus 指令卡的应用 《中国仪器仪表》 2003 10 P44-47

[2] 贺为人、刘春兰、王雨 在PLC上应用一线总线技术 《仪器仪表与传感器》 2004 06 P36-37