1 概述

iButton(Information Button)即信息鈕扣，也稱TM卡，是一種適應惡劣環(huán)境，便于隨身攜帶，且經(jīng)久耐用的溫度記錄器，它由Dalias公司于90年代初發(fā)明。iButton將高性能集成電路密封在直徑16 mm，厚度3 mm或5 mm的不銹鋼殼內(nèi)(其外形及安裝示意如圖1所示)，可保證其電氣及機械壽命超過10年，且其讀寫次數(shù)幾乎不受機械特性限制。每個iButton有全球唯一的、工廠激光刻度的64位ROM ID碼(可將每個iButton的地址看作URL)，即281 000 000 000 000種不同組合的全球唯一標識。iButton的64位ID碼提供簡單、安全的方式來標識每個溫度記錄器的身份，以保證跟蹤記錄對象的唯一性。iButton溫度記錄器高度集成了一個溫度記錄系統(tǒng)所要求的一切組件，包括：溫度傳感器、實時時鐘RTC、非易性數(shù)據(jù)存儲器、微處理器和電池等元件，能夠自動完成溫度測量任務的起動，溫度記錄和數(shù)據(jù)傳輸。

無論如何擠壓或摔打iButton、或將其投入水中，都無須擔心該器件被損壞。該器件還具有防磁、防塵、抗靜電、耐腐蝕、耐磨損、耐嚴寒酷暑等特性。iBunon溫度記錄器能夠經(jīng)受得起惡劣的室內(nèi)外環(huán)境。試驗表明，堅固耐用的iButton溫度記錄器最多可使用10年，而傳統(tǒng)的紙質溫度記錄器無法具有這些優(yōu)點，即使目前有些公司設計的溫度記錄器模塊也很難達到上述的物理特性，其一般使用壽命只有一年左右。除了堅固耐用之外，iButton溫度記錄器使用非常方便。iButton很容易附著在鑰匙鏈、貨物塑料標簽或直接固定在貨物的包裝箱體上，在到達運輸目的地后取下，通過計算機讀取溫度記錄數(shù)據(jù)，或者直接在現(xiàn)場通過手持終端設備(如PDA)讀取溫度數(shù)據(jù)，使用非常靈活方便。

iButton采用新穎的數(shù)字串行通信技術一單總線1-Wire接口，該串行接口與目前多數(shù)標準串行數(shù)據(jù)通信方式。如SPI／I2C／MICROWIRE不同，它是采用單根信號線，既傳輸數(shù)據(jù)位，又傳輸數(shù)據(jù)位的定時同步信號，而且是雙向數(shù)據(jù)傳輸。且無需額外的供電電源，直接從單總線上獲得足夠的電源電流(即寄生供電)進行數(shù)據(jù)通信。因此，除參考地外，訪問iButton僅需要一條物理／電氣連接線。這樣，讀寫iButton的設備可將所有電路密封在內(nèi)部，僅露出兩個電觸點即可。基于如此簡單的連接，可將堅固的、抗污染和潮濕的探頭裝配在各種設備表面。

2 iButton溫度記錄器

針對不同應用，Dalias提供不同溫度測量精度，以及帶有濕度測量的iButton溫度記錄器。當然，測量精度要求越高，測量數(shù)據(jù)記錄越多，成本也越高。以下詳細描述目前主要應用于冷鏈物流的幾款iButton溫度記錄器，表1為iButton存儲器的類型號。

2．1 DSl921G簡介

DSl921G是提供溫度測量精度±1℃的iButton溫度記錄器，其主要特性：數(shù)字溫度計以O．5℃分辨率測量溫度；在一30℃～+70℃范圍內(nèi)精度保持±1℃；內(nèi)置實時時鐘(RTC)和定時器，在0℃～45℃溫度范圍內(nèi)具有每月±2min的精度；放于DS9107 iButton套中可抗水或防水(超過了3 ATM防水要求)；根據(jù)用戶設定的間隔(1~255min)自動喚醒并測量溫度；在受保護的非易失(NV)存儲器中紀錄多達2 048個連續(xù)測量的溫度：以2．0℃的分辨率記錄長期溫度直方圖；可編程實現(xiàn)高溫和低溫報警門限；當溫度超出溫度報警規(guī)定的范圍,記錄多達24個時間標記和持續(xù)時間；512字節(jié)的通用讀/寫非易失存儲器；使用1一Wire協(xié)議，通過單條數(shù)字信號以15.4Kb／s或125 Kb／s的速率與主機通信。

2．2 DSl922L簡介

DSl922L是提供溫度測量精度±0．5℃的iButton溫度記錄器，其主要特性：自動喚醒并測量溫度，以8位或16位格式在8 KB數(shù)據(jù)記錄存儲器中保存數(shù)據(jù)；數(shù)字溫度計以8位(0．5℃)或11位(0．062 5℃)分辨率測量溫度；經(jīng)軟件校準后，DSl922L的精度在一10℃～+65℃范圍內(nèi)優(yōu)于±0．5℃；放于DS9107 iButton套中可抗水或防水(超過3 ATM防水要求)；取樣速度從1 s～273 h；可編程為經(jīng)一定延遲時間之后啟動記錄，或在溫度告警被觸發(fā)后啟動記錄；溫度告警具有可編程的高和低觸發(fā)點；通過1一Wire的條件檢索功能可快速找到告警器件：512字節(jié)通用加上64字節(jié)校準存儲器；所有存儲器與配置寄存器具有兩級密碼保護；利用l一Wire協(xié)議，通過單條數(shù)字信號與主機通信，標準速度可達15．4 KB／s，高速模式下可達125 KB／s：工作溫度范圍為一40℃～+85℃。

2．3 DSl923簡介

DSl923是帶有濕度記錄的iButton溫度記錄器：其主要特性：數(shù)字濕度計以8位(0．6％RH)或12位(0．04％RH)的分辨率測量濕度；工作范圍為一20℃～+85℃，O％～100％的相對濕度；自動喚醒，測量溫度與／或濕度，并以8位或16位格式在8 KB數(shù)據(jù)記錄存儲器中保存數(shù)據(jù)；數(shù)字溫度計以8位(0.5℃)或11位(0.062 5℃)分辨率測量溫度；利用軟件修正，一10℃～+65℃范圍內(nèi)的溫度精度優(yōu)于±0.50℃；內(nèi)置濕度傳感器實現(xiàn)溫度與濕度的同步記錄；電容式聚合體濕度測量單元；防水濾波器保護傳感器避免灰塵、污垢、潮濕與污染；采樣間隔從1 s～273 h：可編程為經(jīng)一定延遲時間后啟動記錄，或在溫度告警被觸發(fā)后啟動記錄；溫度與濕度告警具有可編程的高、低觸發(fā)點；通過1一Wire的條件檢索功能可快速訪問告警器件；512字節(jié)通用存儲器加上64字節(jié)校準存儲器；為所有存儲器與配置寄存器提供兩級加密保護；利用1一Wire協(xié)議，通過單條數(shù)字信號與主機通信，標準速度可達15．4 KB／s，高速模式下可達125 KB／s：在NIST可溯的實驗室分別獨立校準；溫度與濕度的校準系數(shù)由工廠編程寫入非易失(NV)存儲器。

3 iButton溫度記錄器系統(tǒng)構成及應用

iButton采用單線1一Wire接口，極大簡化機械和電氣連接，降低iButton讀寫器的成本；通過PC或網(wǎng)絡工作站插入的專用RS一232串口l—Wire適配器DS9097U一009或USB接口的DS9490R，連接一個iButton讀寫頭DSl402D一DR8，構成一個完整的適用于冷鏈物流的溫度記錄管理系統(tǒng)，如圖2所示。通過該硬件平臺，用戶可完成溫度記錄任務的設置，以及在完成溫度記錄任務后的溫度記錄數(shù)據(jù)的讀入和管理。

除了基于臺式設備，也可采用一些手持終端設備。(如PDA)連接iButton讀寫器構成iButton溫度記錄器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，方便工作人員在現(xiàn)場起動溫度記錄任務、讀入溫度記錄數(shù)據(jù)，現(xiàn)場檢驗溫度記錄有無超出規(guī)定的溫度范圍等操作。

在有些冷鏈物流應用中，可能會要求不受蒸汽、酒精等其他液體的侵蝕，或者測量記錄有一定液位深度的物體溫度時，需要為iButton溫度記錄器安裝防護罩，建議采用DS9107，該器件具有阻燃性和優(yōu)異的抗化學性能(與蒸汽、強堿、燃料以及酸呈惰性反應)。

4 結論

iButton以其優(yōu)越的防水、防磁、防塵、抗靜電、抗沖擊、耐腐蝕、耐磨損、耐嚴寒酷暑等特性，能夠經(jīng)受得起惡劣的室內(nèi)或室外環(huán)境，且堅固耐用的iButton至少可使用10年以上，在許多方面的性能遠遠超出目前已有的溫度記錄產(chǎn)品。iButton正在憑借其優(yōu)秀的性能價格比，推動溫度記錄器產(chǎn)品在冷鏈應用中的迅速發(fā)展，很好地滿足了監(jiān)測食品和醫(yī)藥在儲藏運輸中的溫度要求，保證了生產(chǎn)商的產(chǎn)品質量，為冷鏈物流公司提供了保證客戶產(chǎn)品質量的工具。