МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. В. И. ВЕРНАДСКОГО

Физический факультет

Дневное отделение

Кафедра экспериментальной физики

Охлопков Максим Андреевич

СОВРЕМЕННЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ В СЕНСОРИКЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА

	Студент 3-го курса, гр. НФТ-3: _______________ М.А. Охлопков
	Научный руководитель, кандидат физ.-мат.наук, доцент _______________ И.М. Лагунов

Симферополь 2013

Оглавление

1. Введение 3

2. Основные принципы работы iButton фирмы Dallas Semiconductor 7

2.1. Технология 7

2.2. Протокол 10

2.3 Синхронизация 12

2.4 Передача данных 12

3. Контактный термометр DS1920 14

4. Список Литературы 23

1. Введение

Создание современных средств вычислительной техники связано с задачей объединения в единый комплекс различных блоков ЭВМ, устройств хранения и отображения информации, измерительных приборов, устройств для связи с объектом (УСО), аппаратуры передачи данных и непосредственно ЭВМ. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения – интерфейсы. Термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжения» и понимается как совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов устройства, системы. Нередко это определение используется для обозначения составных компонентов интерфейса. В одних случаях под интерфейсом понимают программные средства, обеспечивающие взаимодействие программ операционной системы, в других – устройства сопряжения, обеспечивающие взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы. Для акцентирования внимания на комплексном характере интерфейса используются термины «интерфейсная система», «программный интерфейс», «физический интерфейс», «аппаратный интерфейс», и т.п.

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов. Структурная схема интерфейса показана на рис.1-1.

.

Рис.1-1: Структурная схема интерфейса: ФБ – функциональный блок,

К – контроллер, УБ – управляющий блок, ИБ – интерфейсный блок

Средства интерфейса обеспечивают совместную работу независимых разнородных функциональных блоков системы. Условно ИБ можно разделить на две части: часть, обращенная к ФБ и учитывающая его специфику, и часть, поддерживающая взаимодействие с другими устройствами в рамках требований интерфейса.

Перейдем непосредственно к интерфейсам в сенсорике. Сенсорный интерфейс содержит гибкую подложку, имеющую поверхность, которая сопрягается с одним из объектов. В гибкой подложке встроен, по меньшей мере, один сенсор. Сенсор приспособлен измерять параметр, такой как разность напряжений, световая интенсивность, интенсивность звука, тепловой поток, электрический ток, диффузия влаги, диффузия химических соединений, магнитный поток, поток нейтронов, ионизирующее излучение, температура, перемещение, скорость, ускорение, механическое напряжение, деформация, давление и сила и их комбинации.

Сенсор генерирует электрический сигнал, указывающий параметр. Сенсор также включает в себя устройство обработки данных, находящееся во взаимодействии с сенсором, предназначенное для приема и обработки сигналов, сгенерированных с помощью сенсора. Устройство связи, приспособленное передавать данные из устройства обработки данных, также является частью интерфейса, также как источник питания, который подает электрическое питание в сенсор, устройство обработки данных и устройство связи.

Устройство обработки данных может содержать компонент, такой как микропроцессор, интегральную схему прикладной ориентации, программируемую вентильную матрицу, а также устройство обработки цифровых сигналов и их комбинации. В некоторых вариантах устройство связи содержит радиопередатчик и радиоприемник, причем эти устройства могут быть встроены в подложку. Источник питания может содержать компонент, такой как электрическая батарея, топливный элемент, а также радиоизотопный электрический генератор.

Применение

Замки и ключи, простые идентификаторы личности, например в системах контроля и управления доступом (СКУД). В этом качестве они успешно конкурируют с бесконтактными карточками, использующими технологию RFID.

Имеются устройства iButton с поддержкой криптографии, что позволяет создавать на их основе защищённые хранилища небольших объёмов данных или средства сильной аутентификации. Такие устройства могут конкурировать со смарт-картами в некоторых применениях.

Устройства использующие сенсорный интерфейс очень удобны для измерений. Не требуется отдельного питания, возможно подключить по одному проводу целую гирлянду разнообразных датчиков. Система таких датчиков легко контролируется на предмет аварий. Записи о калибровках могут храниться прямо в датчиках. Измерение температуры — одно из самых массовых применений сенсорных интерфейсов. В сельском хозяйстве применяется для многоточечного контроля температуры в теплицах, ульях, элеваторах, инкубаторах, овощехранилищах. Популярны домашние метеостанции, подключаемые по этому интерфейсу.

Сенсорные микросхемы популярны для маркировки и хранения параметров дополнительного оборудования к установкам. Например, медицинские и лабораторные приборы, использующие в работе множество различных сменных головок и датчиков, снабжаются микросхемой. При подключении прибор сразу распознаёт сменную головку и корректно устанавливает режим работы. Аналогично может контролироваться наработка узлов с ограниченным ресурсом.

Некоторые устройства доступны в небольших корпусах (MicroCAN), которые выглядят как литиевые батарейки для часов или небольшие конденсаторы, в таких упаковках они называются iButton. Основной компанией занимающейся производством iButton является Dallas Semiconductor.