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1、摘 要电动机的应用量大面广，电动机的安全可靠运行直接关系到生产的正常进行。在油田生产中，电机保护更显的尤为重要。本文是根据大庆油田第二采油厂的实际需求，建立电动机生产信息数字化管理系统。系统整体设计思想是利用基于单总线技术的iButton作为信息的载体；用Delphi语言，按照单总线协议实现对iButton中数据的读取，再把读取的数据出到SQL Server数据库中或以流文件的形式储存到硬盘，最后把数据绘制成折线图或者是圆周图显示出来。该系统将电动机测试数据、生产动静态信息、电动机电流、电压监测资料有效的统一结合，充分发挥网络管理优势，实现网络查询每一个电动机参数以便各级管理人员及时掌握每口井
2、生产动态，及时采取相应生产措施。关键词：电机保护；单总线；Delphi；iButtonAbstractThe electric motor should the amount used big surface be broad, the electric motor security reliable run directly relates the production normally to carry on. In oil field production, Electrical machinery protection reveals especially is important.
3、This article is second picks the oil refinery according to the Daqing Oil Field the actual demand, establishment electric motor production information digitization management system management system.The system overall design thinking is the use takes the information based on single bus technology i
4、Button the carrier; with Delphi language, The data is read according to the 1-wire bus protocol implementation to iButton in takes, again reads the data which takes to leave to SQL in the Server database or flows the file the form to store up the hard disk, finally draws up the data folds the graph
5、or is the circumference chart displays. This system the electric motor test data, the production sound of something astir condition information, the electric motor electric current, the voltage monitor information valid unification union,fully displays the network management superiority, the impleme
6、ntation network inquires each electric motor parameter in order to all levels of administrator promptly grasps each well production performance, promptly takes the corresponding production measure.Key words：Electrical machinery protection; 1-wire bus; Delphi; iButton前言本论文研究的目的是结合大庆油田第二采油厂的实际情况，设计出一套
7、电动机生产动态分析系统。电动机在油田生产过程中的应用量非常大，电动机的正常运行直接关系到油田生产的正常进行，因此电机保护是油田生产的重要工作之一。本文所做的工作就是在现有的电机保护技术基础上，利用达拉斯公司纽扣存储器存取方便，易于保存的优点，采用单总线存储技术为信息读取的技术依托；采用功能强大的Delphi语言进行界面的设计、图形的绘制和数据的读取，采用微软公司的SQL Server数据库的数据存储技术，将读出的数据入库，同时以流文件或文本文件的形式储存到硬盘，实现双备份。将数据绘制成折线图或者是圆周图显示出来，方便工作人员的查询、分析。将电动机测试数据、生产动静态信息、电动机电流、电压监测资
8、料有效的统一结合，充分发挥网络管理优势，实现了网络查询每一个电动机参数，以便各级管理人员及时掌握每口井生产动态，针对出现的问题及时采取相应的整改方案，确保油田生产的平稳可靠运行，为油田生产节省人力和物力。本文分为五章：第一章：概述简要的说明了本文的基本内容和要用到的技术；第二章：介绍了单总线协议和单总线技术，包括它的产生、发展、硬件结构、软件实现和应用。第三章：系统的设计方案，编程工具的选择；怎么样读取iButton里数据到存储数据；怎么把数据用图形的方式直观的显示出来。目 录第1章 概 述11.1 电机保护系统概述11.2 单总线技术概述31.3 本文所做的工作4第2章 单总线(1-Wire
9、)协议及单总线技术52.1 单总线传输的硬件基础52.2 单总线协议62.3 单总线技术的软件实现102.4 单总线技术的优势14第3章 系统的解决方案173.1 开发语言平台的选择173.2 系统整体设计方案193.3 系统详细设计方案203.4 应用效果分析28结论29参考文献30致 谢31附录32第1章 概 述1.1 电机保护系统概述电机在国民经济中起着十分重要的作用，电气、机械、冶金、建筑、煤炭、石油、化工、汽车、飞机以及造船工业等现代工业生产及产业部门以至我们的日常生活，几乎离不开各种各样的电机，它们己是当今生产活动和日常生活中最主要的原动力和驱动装置。它们数量之多，应用范围之广，地
10、位之重要，几乎是没有其他设备所能与之比拟的，举一个简单的例子，一台生产线上主要电动机的故障，必将造成生产线的停工，它甚至会影响整个大生产系统的工艺流程，影响之大可以设想。据不完全统计，全国使用的中型电机大约有2000万台，每年烧毁的电机约占16%，约320万台，平均每台的维修费用1000元，总费用为32亿元左右。另外，由于电机的故障、损坏所造成的其它事故以及导致工厂停产所造成的问接经济损失则更为巨大。造成这种现象的原因是多方面的，除了管理措施不完善等因素外，关键的问题是电机保护技术尚有不尽人意之处，误动、扰动的情况时有发生，常影响正常使用，以致出现多数用户不用或将保护装置甩掉的严重现象。在目前
11、各种电机保护装置中，普遍存在着要么智能化程度高、价格过高、体积较大不便在有限制的控制装置中安装，推广难度大:要么价格低而智能化程度低，对故障的判断由于缺少智能分析而影响使用效果，目前广泛使用不带CPU的集成电路制作的的电机故障检测仪，虽然可判断电流超限、缺相等故障，但无智能判断，只能简单地以电流超限为判据，而实际使电机发生故障是电流的时间和环境温度的函数，同时也不能对故障情况存储记录和数据显示，另外，仪器没有适时运行参数显示功能，设定的参数与实际运行的参数无法对照，不能根据实际负荷情况设定电流，因此使用时既不准确可靠、又不直观方便，很不利于故障的排除，导致现场经常放弃使用这类保护。为避免影响生
12、产，开发一种性能稳定、保护种类齐全、动作速度快、灵敏度高、可靠性好的智能电机保护器十分必要。电机保护技术是随着近代工业化的发展而发展起来的。早期的电机保护监控方法主要是采用继电器一类的模拟控制器件来实现，用定时继电器、行程开关、热继电器等对电机工作过程进行时序控制、行程控制、逻辑控制、设备保护等。这些模拟控制器件组成的常规控制系统具有可靠性高、易于维护操作等优点，并得到了一泛的应用。但随着工业生产向大型化、复杂化方向的发展，生产过程的自动化程度要求越来越高，常规控制系统的局限性己经越来越突出，其主要表现为:连线复杂、体积大、功耗高、工作速度慢、延时和控制精度低、设计、施工周期长、修改困难，尤其
13、对模拟量难于进行数字处理，在很多领域里的使用受到了限制。50年代以后，随着计算机技术、智能传感器技术、数字信号处理技术、集成电路技术的迅速发展，工业测控系统的应用研究取得了巨大的进步。随着新技术、新工艺不断地向传统的技术与工艺挑战，用计算机测控系统取代传统的测控仪，用现代的控制算法取代经典的控制算法，用灵敏、节能的新型智能传感器取代老式的变送器，己成为工矿企业及科研院所设计与改造工业测控系统首先考虑的问题。随着科学技术的发展，电机保护系统正趋于走向智能化、模块化、虚拟化。现代电机保护技术的发展方向： 1、电机保护系统的智能化。现在一般的监控系统是指不带CPU或单片机的模板或设备。当一个测控系统
14、中I/O设备太多，又要进行大量计算时，常出现在规定时间内不能完成指定任务的情况。单片机的出现，对许多仪器仪表的设计带来了一次根本的变革。由于单片机的功能适中、价格低廉，能适应工业或测控现场环境要求，人们把它作为仪器或设备的局部控制和总线接口的通信器件，从而构成一个智能化的监控系统，用于控制内部电路，同时与外部信号打交道，并按一定协议与总线进行数据交换。它大大减轻了主CPU的负担，同时提高了系统的实时性和整体测控性能。2、电机保护系统的模块化随着计算机技术、大规模集成电路和智能传感器技术的发展，新型的智能外围器件层出不穷。这种新型的智能外围器件具有功耗低、接口简单、结构紧凑、可靠性好、精度和性能
15、价格比高等优点，越来越成为监控系统设计者们的首选器件。这使得传感器等外围电路部件的组合越来越容易，监控系统的设计越来越致力于系统的功能性设计。模块化的设计具有设计周期短、互换性好、精度高、可靠性和系统整体性能好等优点，更有利于产品的更新换代。3、选用器件的新型化目前，某些新型器件以其极高的可靠性、极高的精度、简单的外围电路而在市场上独占一方，其发展速度让人感到目不暇接。为了提高测控系统的性能价格比，并保持技术上的先进性，增强市场竞争能力，采用新研制出的器件设计或改进测控系统可以改善系统的整体性能。总之，传统的电子测试仪器已从模拟技术向数字技术发展;从单台仪器向多种功能仪器的组合及系统型发展;从
16、完全由硬件实现仪器功能向软硬件结合方向发展:从功能组合向以计算机为核心构成多功能模块的自动测试系统发展。未来的测试仪器和系统除了拥有更强大和完善的功能外，将更快、更小、甚至植入要测试的电路中，同时还要具备自我诊断、自我校准和自我感知能力。1.2 单总线技术概述1.2.1 单总线技术的产生随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们更依赖于获取外界信息的采集技术。敏感元件及传感器是人类探知自然界信息的触角，因此敏感元件及传感器行业成为了衡量社会发展和人类进步的尺度，作为现代信息技术的三大支柱产业之一，传感器技术越来越多的渗入到社会的各个应用领域，从最尖端的高科技到国防建设系统，从引领国际潮流的技术发明
17、到各种人类生活用品，传感器技术已成为21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。国内外在敏感元件与传感器的研究、开发、生产和应用主要表现为：自动化技术中经典的传感嚣正在被新材料、新原理、多功能、微结构所取代；与数字化技术、通信技术的紧密结合；集成化、智能化和微型化进展。在这种大背景下，美国Dallas半导体公司推出的单总线(1-Wire Bus)技术。与目前多数标准串行数据通信方式（如SPI/I2C/MICROWIRE）不同，单总线(1-Wire Bus)技术采用单根信号线传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。单总线技术适
18、用于单主机系统，单总线主控器能够控制一个或多个从机设备。主机可以选择专用的单总线控制器，对于小型单总线网络，可选择单片机作为主控器，从机是单总线器件，它们之间的数据交换通过单一信号线进行。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作。1.2.2 单总线技术的发展及应用单总线技术设计的最初目标只是用于相邻器件之间的短距离通信，一种通过微处理器的一个端口增加辅助存储器的方法。实际应用中，用户很快就发明了许多独特的应用，其中包括扩展总线和从机器件与主控器之间的远距离通信。单总线器件也针对多点（网络）通信、耐用性和确保数据即使在断续接触的情况下也能进行有效传输
19、的机械装置等方面有了长足的发展。 当今单总线技术已经广泛的应用到了社会的各个领域（包括环境状态监测、远近距离信息采集、安防系统和各种企事业单位签到系统），并且取得了理想的效果。1.3 本文所做的工作本文所做的工作就是利用Delphi和单总线协议编写电机保护数据分析、管理程序，包括各电流、电压数据的采集、数据分析和图形显示等功能。同时还要为电泵井功况测试数据的网络化、标准化结构传输，永久性储存，为电泵井工况智能化诊断奠定基础。第2章 单总线(1-Wire)协议及单总线技术2.1 单总线传输的硬件基础单总线技术(1-Wire)是Maxim全资子公司Dallas的一项专有技术。Dallas半导体公司
20、1-Wire器件采用一种特殊的接口协议，通过单条连接线解决了控制、通信和供电，降低了系统成本并简化了设计。1-Wire芯片包含多种功能的器件，例如电子标识、传感器、控制和存储等，既有各种传统的IC封装形式，还可提供超小型CSP、不锈钢封装iButton等新型封装。单总线技术与目前多数标准串行数据通信方式(如SPI/I2C/MICROWIRE)不同，它将地址线、数据线、控制线合为一根信号线，采用单根信号线双向传输，允许在这根信号线上挂上百个由Dallas公司提供的芯片控制的对象，具有节省I/O线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展等优点。单总线器件的每个芯片均具有一个全球唯一的由64位二进制数
21、组成的识别码，其中包括8位族码(Family Code), 48位序列号(Serial Number)和8位循环冗余校验码(CRC Code)，如图2. 1所示。8-Bit循环较验码48-Bit序列号8-Bit族码最 高 位 最 低 位 图2.1 64-Bit ROM分布图族码标识1-Wire芯片的种类，如信息钮扣(iButton) DS1996L的族码为01H，可寻址开关DS2405的族码为05H，而温度传感器DS1820的族码为l0H等等。理论上，一个字节的族码可标识128种1-Wire芯片。目前有资料可查的单总线芯片有80余种，它们分别完成不同功能，用户可参阅Dallas公司提供的芯片手
22、册，用激光刻蚀在硅片上的8位族码和48位序列号是不可改变的，它成为每个芯的唯一确认信息，这7个字节可以看作每个单总线芯片的地址码，当多个单总线芯片挂在同一总线上时，由于它们有独立的地址，很容易主机识别。CRC循环冗余校验码上一个字节，用以验证前面56位串行数据传输的正确性。单总线芯片适应于单个主机系统，在该系统中主机可能是PC机，也可以是单片机，单总线芯片本身通常作为从机形式出现在系统中。一个主机能控制一个或多个从机设备，而且通常是多个从机设备组成一个系统。主机通过一个三态端口，连接至数据线，这样允许设备在不发送数据时释放总线，以便总线被其它设备所使用。单总线要求外接一个约5k的上拉电阻，这样
23、，单总线的闲置状态为高电平。不论在何种情况下，如果传输过程中需要暂时挂起且要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。传输之间没有时间限制，只要总线在恢复期间处于空闲状态(高电平)。如果总线保持低电平超过480s，总线上所有单总线器件将复位。另外，在寄生方式供电时，为了保证单总线器件在某些工作状态下(如温度转换期间、EEPROM写入等)具有足够的电源电流，必须在总线上提供强上拉电阻。2.2 单总线协议单总线技术实现的硬件简单，但芯片品种繁多，在适当的外部电路中能完成复杂的操作，这些功能的实现，则依赖良好的软件环境支持。作为一种与目前大多数标准串行数据通信方式不同的串行数据传输方式，它有
24、自己独特的通信协议单总线协议(或称一线协议)。单总线协议定义了如下几种信号类型:复位脉冲、应答脉冲、写“0”、写“1”,读“0”和读“1”。所有这些信号，除了应答脉冲以外，都有由主机发出同步信号，并且所有的命令和数据都是字节低位在前，这一点与多数标准串行通信方式不同。2.2.1 复位/应答脉冲复位和应答脉冲即组成单总线协议的初始化序列，时序如图2.2所示。微处理机的I/O输出低电平，拉低总线并保持总线为低电平至少480s，然后主机释放总线，上拉电阻将总线拉高，如果总线上已挂有1片或多片单总线芯片，由芯片通过DATA引脚检测到上升沿后，延时15-60s，接着芯片通过内部电路将总线拉低60-240
25、s，即为应答脉冲，通过读取微处理机的I/O便知有无单总线芯片存在。2.2.2 写0/1时序微处理机对单总线芯片的所有控制命令均由写“0”和写“1”两种信号组合而成。在写时序起始后的15-60s之间，单总线器件将采样总线状态。如果采样为高电平，则向该器件写入“1”，如图2. 3所示:如果采样值为低电平，则写入“0”，如图2. 4所示。2.2.3 读0/1时序单总线芯片在读时序向微处理机传送数据。每个读时序由主机发出同步信号后，单总线器件向总线上发送“0”或“1”，若发送“1”，则保持总线为高电平，若发送“0”，则拉低总线。单总线器件在完成读时序后释放总线，上拉电阻将总线拉高至空闲状态，时序如图2
26、. 5所示。480stRSTL 480stRSTH 15stPDH60s 60stPDL240s 注：“RESET PULSE”表示微处理器发送复位脉冲 “PRESENCE PULSE”表示微处理器接收应答脉冲图2.2 初始化（复位/应答）时序图 60s tSLOT 120s1s tLOW1 15s1s tREC 注：“tSLOT”表示写“1”时序 “tREC”表示总线空闲图2.3 写“1”时序图 60s tLOW0 tSLOT 120s1s tREC 注：“tSLOT”表示写“0”时序 “tREC”表示总线空闲图2.4 写“0”时序图 60stSLOT 120s1s tLOWR 15s0 t
27、RELEASE 45s1stREC tSU =1s 注：“tSLOT”表示读“0/1”时序 “tREC”表示总线空闲图2.5 读“0/1”时序图所有用于单总线通信的指令均由上述信号组成，形成一个完整的单总线协议(指令系统)。2.2.4 单总线芯片的电气特性所有单总线芯片有一些共有的电气特性，且不同类型的芯片还有自己独特的一些参数，在此我们只讨论各类单总线芯片的共有特性。表2-1单总线芯片的极限参数任何引脚对地电压-0. 5V至+12V工作温度-40至+85存储温度-55至+125表2-1提供的参数是指期间所能承受的极限值，在不超过极限参数的前提下，要使器件正常工作还需保证不超过特性参数中的限定
28、条件。如果长时间处于这些极限条件会影响器件的可靠性。表2-2直流电气特性 (VPUP=2. 8至6. 0V;-40至+85)参数符号最小典型最大单位注释逻辑1V1H2. 2V（1），（4）逻辑0V1L-0. 3V（1），（5）在4mA时输出逻辑低V0L+0. 8V（1）输出逻辑高V0HVPUP0. 4V（1），（2）载入负载流IL56. 0A（3）注释：（1） 所有电压都是对地电压;（2） VPUP =外部上拉电压;（3） 输入负载对地;（4） V1H是外部上拉电阻和上拉电压的函数;（5） 在某些低电压条件下，为始终保证在线应答脉冲，VILMAX可能得降到0. 5V；表2-3交流电气特性参数符
29、号最小典型最大单位注释时序tSLOT60120s写1低电平时间tLOW1115s写0低电平时间tLOW060120s读数据有效tRDV151515s释放时间tRELEASE01545s读数据建立时间tSV1s(1)恢复时间tREC1s复位高电平时间tRSTH480s(2)复位低电平时间tRSTL480s在线检测高电平tPDH1560s在线检测低电平tPDL60240s注释：（1）读数据建立时间的基准点是主机为读数据位而将1-Wire总线拉低的时刻;数据保证在这个下降沿的ls内有效，并至少保持14s内有效(从1-Wire总线下降沿算起共15s); （2）在复位高电平时间结束前，无法进行其他复位操
30、作或其他数据通信序列。2.3 单总线技术的软件实现运用单总线协议(一线协议)构建的单总线指令系统是单总线网络运行的软件基础，典型的单总线指令序列是初始化、ROM命令和功能命令。每次访问单总线器件，必须严格遵守这个命令序列，如果出现序列混乱，则单总线器件不会响应主机。但是，这个准则对于搜索ROM命令和报警搜索命令例外，在执行两者中的任何一条命令之后，主机不能执行其后的功能命令，必须返回至第一步。2.3.1 初始化基于单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，初始化过程由主机发出复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。2.3.2 ROM命令在主机检测到应
31、答脉冲后，就可以发送ROM命令。这些命令与各个从机设备的唯一的64位ROM有关。当单总线网络上有多个从机设备时，主机(微处理器)需指定操作的对象某个从机设备。这些命令还允许主机能检测到总线上有多少个从机设备以及其设备类型，或者有没有设备处于报警状态。从机设备可能支持5种ROM命令(实际情况与具体型号有关)，每种命令长度为8位。主机在发出功能命令之前，必须送出合适的ROM命令。 1、读ROM33H该命令仅适用于单总线网络上只有一个从机设备的情况。主机通过此命令来读取总线上唯一单总线芯片的8位族码(family code)、一个48位序列号(serial number), 8位循环校验码(CRC码
32、)。如果总线上出现多个从机，各个从机均会响应Read ROM33H命令，将会发生数据冲突(各个从机将其ROM的相对应位同时发送到数据线上产生线与的结果)。2、搜索ROMF0H当系统初始上电时，主机必须找出总线上所有从机设备的ROM代码，这样主机就能够判断出从机的数目和类型。主机通过重复执行搜索ROM，该命令跟随着数据交换，以找出总线上的从机设备。在固定从机设备系统的开发中，可采用读ROM命令代替搜索ROM命令，以达到简化程序设计的目的。ROM搜索过程实质上是一个简单的三步循环程序:读一位、读该位的补码、写入一个期望的数据位。总线主机在ROM的每一位上都重复这样三步循环程序，完成一次循环后，主机
33、就能够获得一个从机设备的ROM信息。剩下的设备的数量及ROM代码通过相同的过程即可获得。假设有四个不同的器件连接至同一线上，它们的ROM代码如下所示：ROM1: 00110101ROM2: 10101010ROM3: 11110101ROM4: 00010001具体搜索过程如下：从机发送复位脉冲，启动初始化序列，从机设备发出响应的应答脉冲;主机在总线上发出ROM搜索命令;主机从总线上准备读入一个数据位，每个响应设备分别将ROM代码的第一位输出到单总线上。ROMl和ROM4输出0至总线，而ROM2和ROM3输出1至总线。线上输出的结果将是所有器件的逻辑“与”，所以主机从总线上读到的是0。接着主机
34、开始读另一位，即每个器件分别输出ROM代码中第一位的补码。此时，ROM1的ROM4输出1至总线，而ROM2和ROM3输出0至总线。这样，主机读到的该位的补码还是0。主机由此可以判定，总线上至少有一个器件的ROM代码第一位0，有些则为l。两次读到的数据位具有以下含义：“11”在该位处，存在设备冲突；“10”在该位处，所有器件为0；“01”在该位处，所有器件为1；“00”在该位处, 不存在任何单总线设备；主机写入0，从而禁止了ROM2和ROM3响应余下的搜索命令，仅在总线上留下了ROM1和ROM4;主机再次执行两次操作，依次收到0和1，这表明ROM1和ROM4在ROM代码的第二位都是0;接着主机写
35、入0，在总线上继续保持ROM1和ROM4；主机又执行两次读操作，收到两个0，表明所有连接设备的ROM代码在第三位既有0，也有1;主机再次写入0，从而禁止了ROM1响应如下的搜索命令，仅在总线上留下了ROM4;主机读完ROM4余下的ROM数据位，这样完成了第一次搜索，并找到了位于总线上的第一个设备:重复执行第1至第7步，开始执行新一轮的ROM搜索命令；主机写入1，使ROM4离线，仅在总线上留下ROM1；主机读完ROM1余下的ROM数据，这样完成了第二次的ROM搜索，找到了第二个ROM代码；重复执行第1至第3步，开始新一轮的ROM搜索命令；主机写入1，这次禁止了ROMl和ROM4响应余下的搜索命令
36、，仅在总线上留下了ROM2和ROM3；主机又执行两次读操作时序，读到两个0；主机写入0，这样禁止了ROM3，而留下了ROM2；主机读完ROM2余下的ROM数据，这样就完成了第三次的ROM命令，找到了第三个ROM代码；重复执行13至15步，开始新一轮的ROM搜索命令；主机写入1，这次禁止了ROM2，而留下了ROM3；主机读完ROM3余下的ROM数据，这样就完成了第四次ROM搜索，找到了第四个ROM的代码。整个搜索过程可以用一种二叉树的遍历来描述，此二叉树的深度为64，并且每个叶子的深度为64。叶子结点的个数就是挂在单总线上的从机设备的个数，从根结点到叶子结点所经过的路径就是此从机设备的ROM代码
37、。每向左走一步，表示该位为0，向右走一步表示该位为1，记录此过程就得到叶子结点的序列号。对于以下ROM的序列号可用此数据结构表示如图2. 6所示。ROM1: 0000ROM2: 1000ROM3: 0100ROM4: 1100ROM5: 1001ROM6: 0111图2. 6 二叉树表示从设备ROM序列号结点（5）的左结点表示ROM1 ,（5）的右结点表示ROM2，（6）的左结点表示ROM3, （6）的右结点表示ROM4, （9）的右结点表示ROM5,的左结点表示ROM6。在遍历过程中并不知道此二叉树的叶子结点数，也不知道它的结点为左子结点还是为右子结点。判断是否存在左右子结点的规则是根据两次
38、读操作读取的数据来判断，判断原则为:00表示既存在左子结点，又存在右子结点，01表示只存在左子结点，10表示只存在右子结点，11表示不存在子结点即没有单总线从设备挂在总线上。在遍历二叉树时应该记住所走的路径和搜索到的叶子结点数，从而可以得到从设备的ROM序列号和总的从设备数目。遍历此二叉树可以采用从左到右的遍历方法，也可以采用从右到左的方法。在遍历时先判断子结点是左子结点还是右子结点，如果都存在则要记录此结点的位置便于下一次搜索，即下一次搜索的时候主机就在此结点以前都是输出上一次搜索到叶子结点在此结点以前的ROM序列号。对每一次的叶子的搜索都需要从根结点开始，这与对二叉树常用的遍历方法不同。当
39、在系统上电时，若主设备在程序头执行该命令，那么就可以实现对从设备的动态管理:对于增加新的设备，系统就可以动态的获得它的ROM序列号，从而可以在数据库中增加此设备的记录，对于从系统中撤离的设备，由于主机不能检测到它的序列号，从而可以从数据库中删除此设备的记录，以后无须对此设备进行操作。由此可见，搜索ROM命令是一个实现即插即用操作的关键技术。然而,搜索ROM命令用程序实现较为复杂，在某些针对固定从机设备的场合，可由读ROM 33H命令取代搜索ROM F0H。3、匹配ROM55H匹配ROM命令跟随着64位ROM代码，从而允许主机访问多节点中某个指定的从机设备。仅当从机设备完全匹配64位ROM代码时
40、，才会响应主机发出的功能命令，其他的设备将处于等待复位脉冲状态。4、跳跃ROMCCH主机能够采用该命令同时访问总线上所有的从机设备，而无须发出任何ROM代码的信息。例如，单总线上挂有多个DS18B20温度传感器，主机跳跃ROM命令后，再发送转换温度命令44H，就可以同时命令单总线上所有的DS18B20开始转换温度，这样大大地节省了主机的时间。值得注意的是，如果跳跃ROM命令跟随的是读暂存器BEH的命令(包括其它读操作命令)，则该命令只能应用于单节点系统，否则将由于多个节点响应该命令而引发数据冲突。5、报警搜索ECH除了那些设置了报警搜索的从机响应外，该命令的工作方式完全等同于搜过ROM命令。该
41、命令允许主机设备判断哪些从机设备发生了报警。 以上列出了单总线设备共有的ROM命令，个别命令(如报警搜索)也只支持少数1-Wire器件。对于不同种类的1-Wire器件所特有的ROM命令，可参阅Dallas公司提供的芯片手册。2.4 单总线技术的优势2.4.1 几种流行的串行通信方式1、SPI总线串行外围设备接口SPI（serialperipheralinterface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单
42、，使CPU有更多的时间处理其他事务。2、I2C总线I2C（Inter-IC）总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。3、Microwire总线国家半导体公司(NSC)开发的单线总线Microwire用在许多微控制器和像EEPROM这类非易失性存储器，以及ADC中。该总线能像SPI一样提供同步通信，可用在使用SPI的地方。有些微控制器供应商通过使用UART来支持Mic
43、rowire总线。4、RS-232-C总线与RS-485总线 RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定
44、，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。 在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控
45、制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。2.4.2 单总线技术的特点及应用前景单总线技术与上述串行通信方式不同，它将地址线、数据线、通信线合为一根信号线，采用单根信号线双向传输，并允许在这根线上挂几十、几百个控制对象。大多数单总线器件支持两种数据速率，较低的（标准）约为14kbps，较高的约为140kbps。目前正在研制的可提供1mbps速率的单总线器件。协议要求自定时和长整数延时，易于实现软件中断。单总线的另一个特点是通过总线由主设备给各个从设备提供电源，从设备无需自备电源，网络的扩充非常方便。与目前多数标准串行数据通信方式，如SPI/I2C/MICROWIRE不同，它采用单根信号线传输数据而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。单总线技术以其线路简单、硬件开销少、成本低廉、软件设
