基于DS1990A的智能巡更系统

    0 引言

    传统巡更方式通过保安人员记录巡更路线、时间、人员等相关信息，查看记录的工作量大，且巡更过程容易作弊，导致巡更效果不佳。故对智能巡更系统进行研究，以提高巡更质量。

    1 硬件设计

   该智能巡更系统可分为巡更点、巡更棒和上位机管理端。巡更棒的硬件电路设计以高性价比和低功耗为指导原则，采用单片机为控制核心，在适当的巡更地点安 放一个信息纽扣DS1990A，信息纽扣具有全球唯一的64位序列号，利用这一特点可以唯一的确定巡更地点，配合以实时时钟芯片的时间信息，可以确认保安是否在规定的时间段对规定的区域进行了巡更。

    巡更棒采用AT89C2051为控制核心，包括对信息纽扣的数据采集、存储以及与管理主机的通信接口模块。系统的工作过程为：保安人员到达巡更点触碰信息纽扣，单片机将信息纽扣的注册号读入，并在此时读取巡更棒内部的实时时钟，将这2组数据存储到巡更棒的存储器中，通过蜂鸣器呜叫提示采集成功； 巡更结束后，巡更棒通过串口与主机通信，将巡更信息上传给主机，管理人员可通过该信息完成对巡更人员的考核。系统硬件图如图1。
 

图1 巡更棒硬件电路

    系统的信息纽扣采用了DS1990A，具有纽扣外形和不锈钢外壳，可以适应恶劣的环境，且价格低廉，可以在各种场所下使用。DS1990A具有全球唯一的64位序列号，依次为8位家族码、48位序列号和8位CRC校验码。数据通信采用卜Wire总线协议，仅占用一条信号线和一条地线， 节省了硬件资源。

    系统的实时时钟芯片采用PCF8563，其时间格式为年、月、星期、日、时、分、秒，共7个字节，采用I2C总线协议与单片机通信；存储器芯片采用了2Kb的EEPROM 芯片AT24C02，主要用于对巡更数据、巡更员的信息和巡更时问等的存储；巡更棒与管理主机采用RS232串口通信，保证了数据传输的稳定可靠。

    2 软件设计

    2．1巡更棒软件

    单片机与DS1990A通过1-Wire协议进行通信，步骤包括：对DS1990A复位初始化、写ROM 功能命令、读取64位序列号。先由单片机发出复位脉冲，延时480μs后如检测到DS1990A的应答脉冲，表明DS1990A就绪，单片机再向DS1990A写8位的ROM 功能命令[33H]或[OFH]，该命令允许总线主控器读取DS1990A的序列号。

    初始化时序：主机通过拉低1-Wire总线至少480 μs产生复位脉冲，然后由主机释放总线，l5～60μs后，DS1990A通过拉低总线60~240μs来产生应答脉冲如图2中(a)。然后主机就可对从机进行ROM 命令和功能命令操作。

    图2 中的(b)、(c)分别是写和读时序。根据1-Wire协议，读写操作都是以位为单位进行，且读写之前都需由主机先发出一个l5 μs左右的低电平开始，每两个独立的时序之间至少需要1μs的恢复时间。

图2 DS1990A 时序图

    写时序：主机将在拉低总线l5μs之内释放总线，并向单总线器件写1；若主机拉低总线后仍保持至少60μs的低电平，则向单总线器件写0。

    读时序：主机先发出一个15 μs左右的低电平，再释放总线，DS1990A发出数据并保持l5μs左右以便主机采样总线数据。

    2．2巡更棒软件框图

    巡更棒的软件主要包括信息纽扣的读取、实时时钟的读取、写存储器芯片和串口通信部分。系统读信息纽扣的流程如图3，主要完成信息纽扣和时间数据的采集，巡更棒与上位机的串口通信通过串口中断实现。

 

图3 读信息纽扣流程图

    2．3 PC机巡更管理软件

    巡更管理软件采用Microsoft公司的VB6．0为开发平台，其功能强大，且提供了MSComm控件，可方便地支持串口通信，并可结合SQLServer进行数据库管理。管理软件可自动完成巡更棒与主机间的通讯、时钟校验、数据上载传、智能数据识别、参数设置、计划核查、统计分析、异常处理等， 并将处理的结果汇总、显示、打印。巡更系统管理软件功能框图如图4。

图4：巡更系统管理软件功能框图

　3 结论 

    实验证明：该系统的数据采集和与上位机的数据传输稳定可靠，且制造成本低、系统功率低，可用于公司、工厂、仓库、小区等的巡查工作， 提高巡更质量。