單片機(jī)與單總線A／D轉(zhuǎn)換器DS2450的接口設(shè)計

　　對于一線端口，在ROM功能建立之前，其它功能是無法實現(xiàn)的?？偩€控制器必須首先通過DATA引腳為DS2450提供一個ROM功能控制命令（8位）。它的7個功能控制命令為：
    （1）讀ROM，命令字［33H］；
    （2）匹配ROM［55H］；
    （3）搜索ROM［F0H］；
    （4）跳過ROM［CCH］；
    （5）條件搜索ROM［ECH］；
    （6）超速跳過ROM［3CH］；
    （7）超速匹配ROM［69H］。
　　其中超速跳過ROM或超速匹配ROM命令執(zhí)行后可使串行通信速率高達(dá)142kbps。如果多個器件連接在一線上，這些命令可對每個器件的64位ROM 部分進(jìn)行操作，并挑選出一個特定的器件。然后對選中的DS2450執(zhí)行下一步的A／D轉(zhuǎn)換控制命令以及讀寫存儲器命令，所有命令或數(shù)據(jù)的讀／寫均從最低位開始。  
1．3  存儲器
　　DS2450內(nèi)部有24個地址相連的8位存儲器，可將其分成3頁，每頁8字節(jié)。第0頁為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲器，每個通道占2個字節(jié)共16位。當(dāng)芯片上電復(fù)位時，該頁清0；第1頁為A／D轉(zhuǎn)換控制與狀態(tài)存儲器；第2頁為各通道輸入高／低限報警值存儲器。
2  轉(zhuǎn)換與讀／寫控制
2．1  轉(zhuǎn)換控制
　　DS2450的轉(zhuǎn)換控制首先通過其DATA端串行送出轉(zhuǎn)換命令字［3CH］，然后送出通道選擇字和預(yù)置控制字，最后啟動A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。DS2450的通道選擇字和預(yù)置控制字的各位含義如表1所列。
　　在通道選擇字中，對應(yīng)位為1表示該通道參與轉(zhuǎn)換。在同時選擇多個通道時，其轉(zhuǎn)換順序為A→B→C→D，未選中的通道將被跳過。其A／D轉(zhuǎn)換的時間可近似為：
　　轉(zhuǎn)換時間＝通道數(shù)×轉(zhuǎn)換精度位數(shù)×80μs＋160μs。
　　當(dāng)所有通道轉(zhuǎn)換完畢后，系統(tǒng)將發(fā)出讀存儲器命令以獲得轉(zhuǎn)換結(jié)果和對應(yīng)的狀態(tài)。
　　預(yù)置控制字可用于對相應(yīng)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲器進(jìn)行預(yù)置。當(dāng)SET、CLR＝00時，為不預(yù)置，即保持上次轉(zhuǎn)換值；當(dāng)SET、CLR＝01時，轉(zhuǎn)換前預(yù)置為全0；當(dāng)SET、CLR＝10時，預(yù)置為全1；而
SET、CLR＝11為無效組合。  

2．2  存儲器讀／寫控制
　　讀存儲器命令可用于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果、工作狀態(tài)和門限設(shè)定值等?？偩€管理器首先送出讀存儲器命令字［AAH］，然后送出兩字節(jié)的16位“起始數(shù)據(jù)”存儲器地址，并在總線上讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，地址自動加1，緊接著讀取下一個數(shù)據(jù)；當(dāng)一頁讀完后，隨后讀取的兩個字節(jié)為內(nèi)部自動產(chǎn)生的16位循環(huán)冗余校驗碼，它是由前面送出的命令字、地址和讀取的存儲器數(shù)據(jù)并根據(jù)下列表達(dá)式生成的：
    CRC16＝X¹⁶＋X¹⁵＋X²＋1
　　寫存儲器命令主要針對第1頁和第2頁存儲器，其目的是寫入各通道的工作方式控制字和對應(yīng)通道的高、低門限設(shè)定值。總線管理器首先送出寫存儲器命令字［55H］，然后送出兩字節(jié)的16位存儲器起始地址，接著逐個送出要寫入的數(shù)據(jù)，其地址也是自動加1。若在剛寫完一個數(shù)據(jù)后執(zhí)行讀操作，讀出的數(shù)據(jù)應(yīng)剛好為前一次寫入的數(shù)據(jù)，可利用這一特點對寫入和讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以判斷傳輸?shù)恼_性。
　　如果在軟件校驗時發(fā)現(xiàn)讀／寫中的傳輸錯誤，則必須對DS2450芯片進(jìn)行初始化，并重新進(jìn)行讀／寫操作。
2．3  DS2450的工作時序
　　DS2450的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM功能命令→存儲器讀寫／轉(zhuǎn)換控制功能命令→傳輸數(shù)據(jù)。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，圖2給出了普通工作模式下的工作時序。
3  DS2450與單片機(jī)的典型接口設(shè)計
　　圖3是MCS－51系列單片機(jī)與DS2450的典型連接電路。其中DS2450的DATA端接AT89C51的P1．0，該電路采用外接電源供電方式，其DS2450的VCC端用 5V電源供電。此例僅對D通道進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，AIN－D接模擬信號輸入；AIN－A和AIN－B外接上拉電阻到電源，其輸出可作為D通道的高、低限報警信號。
    如果單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHz，那么可根據(jù)DS2450的初始化時序、寫時序和讀時序來分別編寫三個子程序：其中INIT為初始化子程序，可用于發(fā)送復(fù)位脈沖并接收存在脈沖；WRITE為寫（命令或數(shù)據(jù)字節(jié)）子程序；READ為讀數(shù)據(jù)子程序。所有要讀寫的命令或數(shù)據(jù)字節(jié)均被放在A寄存器中。

　　通過主機(jī)控制DS2450來完成A／D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過以下幾個步驟：初始化、發(fā)ROM功能命令和相應(yīng)的64位光刻ROM數(shù)據(jù)、選中特定芯片、寫入工作方式控制字和高／低限門限值、發(fā)轉(zhuǎn)換控制命令、讀取轉(zhuǎn)換值及狀態(tài)等。
　　如果將D通道設(shè)定為5．1V輸入范圍，轉(zhuǎn)換精度為12位，高報警門限為3．0V（96H），低報警門限為2．0V（64H），并將通道A和通過B作為報警輸出，最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果放在30H和31H處，那么其子程序CTLAD的具體程序清單如下：

    CTLAD：LCALLINIT；發(fā)復(fù)位脈沖并接收存在脈沖





　　如果一線上掛接有多個DS2450以及其他單總線接口芯片，那么采用寄生電源供電和超速模式工作且要求在通訊中進(jìn)行校驗的子程序CTLAD的編寫可能會復(fù)雜一些。