DS2450 A/D轉換器的特性與應用

通道控制和狀態(tài)信息存于第二頁，如表２所示。其第一字節(jié)的低四位控制A/D轉換位數(shù)，如1111為15位。位5不起作用，始終為0。位6為輸出控制，OC 為0該通道可以輸出。位7是輸出使能，OE為1表示通道可控。第二字節(jié)的位０選擇輸入電壓的范圍。當IR為0時，是2.55V。當IR為1時，是 5.10V。位１不起作用，讀出總是０，且不能置為１。位２和位３分別是AEL（低限報警使能）和AEH（高限報警使能），控制器件是否將響應條件查找（見ROM功能）。位４和位５分別是報警標志AFL（低）和AFH（高），告訴總線命令者在上次轉換中輸入電壓是否超過了最低或最高門限。如果新的轉換不產(chǎn)生報警，那么這些標志將自動清除，也可不通過轉換而由總線命令者寫為0。位6讀出總是０，且不能置為１。位７為器件上電復位狀態(tài)，當器件執(zhí)行上電復位周期時，POR自動置為１。如果該位為１，器件將總是響應條件查找命令，以便通知命令者控制和門限數(shù)據(jù)不再有效，但不會產(chǎn)生一個復位周期。上電完畢后，總線命令者需將POR位置為１。該過程可與恢復控制和門限數(shù)據(jù)一起進行。因為POR位與器件而不是具體通道有關，因此使用的是最近一次的設置值。上電時每個通道的控制／狀態(tài)數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)為08H，第二個字節(jié)為8CH。

每個通道的報警門限電壓存于第三頁，見表３。低報警門限位于第一字節(jié)，低報警門限上電時缺省為00H，高報警門限為FFH。報警設置總是8位。當分辨率大于或等于8位時，如果轉換結果比存儲在高報警寄存器（AFH）中的值大，或者比存儲在低報警寄存器（AFL）中的值小，那么就會設置報警標志。當分辨率低于8位時，忽略報警寄存器的最低位。

地址18到1F為第四頁，工廠校準時使用該頁。用戶可以通過讀內(nèi)存和寫內(nèi)存命令來訪問該頁，該頁數(shù)據(jù)的改變會使DS2450校準失靈或者失去功能。如果DS2450由Vcc供電，那么必須在上電完畢后向地址1C寫入十六進制40來使模擬電路永久地保持在工作狀態(tài)。

４ 工程應用

在單總線系統(tǒng)中，掛上DS2450A/D轉換器后，則可通過傳感器把各種物理量變?yōu)閿?shù)字經(jīng)單總線送計算機進行處理了。圖４展示了以PC機作控制時的氣象監(jiān)測系統(tǒng)的部分示意圖。圖５是以單片微機作控制時的環(huán)境測控系統(tǒng)的部分示意圖。

５ 軟件設計

為保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時刻單總線上只能有一個控制信號或數(shù)據(jù)。進行數(shù)據(jù)通信時應符合單總線協(xié)議，計算機對某一測控對象操作時，一般有以下四個過程：（１）初始化信號；（２）傳送ROM命令；（３）傳送RAM命令；（４）數(shù)據(jù)交換。每次傳送的數(shù)據(jù)或命令是由一系列的時序信號組成的，單總線上共有四種時序信號：（１）初始化信號（復位信號）；（２）寫０信號；（３）寫１信號；（４）讀信號。軟件設計時要產(chǎn)生這四種時序信號波形。

在單總線系統(tǒng)中，軟件設計是技術的關鍵。簡潔的硬件配置是靠復雜的軟件來支撐的。隨著主控計算機的不同，可分為PC機控制和單片機控制兩種情況。

5.1 PC機控制

在這種情況下，使用達拉斯公司授權軟件開發(fā)商（ASDs）的TMEX套裝軟件開發(fā)工具來進行軟件設計。上述四種時序信號波形程序已包含在TMEX中，編程時可直接調用。TMEX其實是一些動態(tài)鏈接庫，提供了對單總線芯片進行訪問和控制的函數(shù)，它支持Microsoft Windows及DOS的各種軟件平臺，可采用C、C++、Borland Delphi、Microsoft Access和Visual Basic等可視化編程語言來開發(fā)；還支持DS9097U通用串行口轉換器、DS9097、DS9087E及“真正”接地串行口轉換器和DS1410E、 DS1410D并行轉換口。因此，可以設計精美、生動的界面，既可看到監(jiān)控系統(tǒng)的總布局圖，又可查看某個監(jiān)控現(xiàn)場的狀態(tài)數(shù)據(jù)和指示信號，達到了現(xiàn)代化、自動化的管理水平。

5.2 單片機控制

在這種情況下，要采用單片機的匯編語言編程。根據(jù)單總線協(xié)議的規(guī)定，要編寫產(chǎn)生上述的四種時序信號波形的程序，手冊中對這四種波形參數(shù)（如脈沖上升時間、寬度和間隙等）都作了具體的要求，設計中應保證指令執(zhí)行時間小于或等于時序信號中的最小時間。由于使用匯編語言編寫單總線的系統(tǒng)程序和具體的應用程序，相比之下，要比使用PC機控制麻煩多了。

DS2450單總線四路A/D轉換器是一個具有四選一多路轉換開關的逐次逼近A/D轉換器。其內(nèi)部組成原理框圖如圖２所示。

圖２中上部是工作電源。器件通過單總線或者從Vcc引腳取得功率。如果不用Vcc供電，器件在單總線為高期間把能量儲存在一個內(nèi)部電容器上，并且在單總線為低期間繼續(xù)以“寄生”功率為動力工作，直到單總線為高時才補充寄生（電容器上）能量。這就提供了足夠的能量。要進行A/D轉換，需要將單總線強上拉到 5V，或者使用Vcc供電。中部4個方框是單總線協(xié)議控制和CRC校驗。每一個 DS2450出廠前用激光刻錄注冊號，此注冊號包含一個唯一的48位序列號、一個8位CRC校驗碼和一個8位族碼（20H）。DS2450的64位ROM 部分不僅是器件絕對唯一的電子標識，而且是定位和尋址器件以實現(xiàn)控制功能的一種手段。CRC(Cyclic Redundancty Check)稱為循環(huán)冗余碼檢測，是數(shù)據(jù)通信中校驗數(shù)據(jù)傳輸是否正確的一種常用方法。下部３個方框是A/D轉換器及選通和控制電路。

3.2 單總線協(xié)議

DS2450采用達拉斯公司數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯慰偩€協(xié)議。與DS2450的通信需要一根雙向線，典型地可以是單片機端口的一個引腳。單總線協(xié)議的層次結構如圖３所示。單總線命令者首先必須發(fā)送七個ROM功能命令中的一個命令。七個ROM功能命令分別是：①讀ROM（讀取64位注冊號）；②匹配ROM（總線上有多個DS2450時，尋址某個DS2450）；③查找ROM（系統(tǒng)首次啟動后，需識別總線上各器件）；④條件查找ROM（只查找輸入電壓超過設置的報警門限值的DS2450）；⑤跳過ROM（總線上只有一個DS2450時，跳過讀ROM命令直接向器件發(fā)送命令，以節(jié)省時間）；⑥超速跳過ROM（超速模式下跳過讀ROM命令）；⑦超速匹配ROM（超速模式下尋址某個DS2450）。在成功執(zhí)行上述命令之一后，總線命令者可發(fā)送任何一個可使用的命令來訪問存儲和控制功能。所有數(shù)據(jù)的讀寫都是從最低位開始的。