【正文】 遵循如下協(xié)議：初始化、ROM操作命令、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均從序列開始。主機發(fā)送（Tx）復(fù)位脈沖（最短為480μs的低電平信號）。接著主機便釋放此線并進入接收方式（Rx）。在檢測到I/O引腳上的上升沿之后，DS18B20等待1560μs,并且接著發(fā)送脈沖（60240μs的低電平信號）。然后以存在復(fù)位脈沖表示DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。DS18B20通過使用時間片來讀出和寫入數(shù)據(jù)，時間片用于處理數(shù)據(jù)位和進行何種指定操作的命令。它有寫時間片和讀時間片兩種。寫時間片：當(dāng)主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產(chǎn)生寫時間片。有兩種類型的寫時間片：寫1時間片和寫0時間片。所有時間片必須有60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為1微秒的恢復(fù)時間。讀時間片：從DS18B20讀數(shù)據(jù)時，使用讀時間片。當(dāng)主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少1微秒；來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的15微秒內(nèi)有效。為了讀出從讀時間片開始算起15微秒的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅(qū)動拉至低電平。在時間片結(jié)束時，I/O引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀時間片的最短持續(xù)期為60微秒，包括兩個讀周期間至少1μs的恢復(fù)時間。一旦主機檢測到DS18B20的存在，它便可以發(fā)送一個器件ROM操作命令。所有ROM操作命令均為8位長。圖23 DS18B20與單片機接口電路: 控制電路 單片機的種類及選擇 當(dāng)今世界上的單片機種類繁多，廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。其種類如下：1) AVR單片機：ATMEL公司的AVR單片機，是增強型RISC內(nèi)載Flash的單片機，芯片上的Flash存儲器附在用戶的產(chǎn)品中，可隨時編程，再編程，使用戶的產(chǎn)品設(shè)計容易，更新?lián)Q代方便。AVR單片機采用增強的RISC結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令，每MHz可實現(xiàn)1MIPS的處理能力。~，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。AVR的單片機廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備，工業(yè)實時控制，儀器儀表，通訊設(shè)備，家用電器，宇航設(shè)備等各個領(lǐng)域。 2) Motorola單片機：Motorola是世界上最大的單片機廠商。從M6800開始，開發(fā)了廣泛的品種，4位，8位，16位，32位的單片機都能生產(chǎn)，其中典型的代表有:8位機M6805，M68HC05系列，8位增強型M68HC11，M68HC12 ，16位機M68HC16， 32位機M683XX。 Motorola單片機的特點之一是在同樣的速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，更適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。3) MicroChip單片機：MicroChip單片機的主要產(chǎn)品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33，35，58條指令，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力，價格低，一次性編程，小體積。 適用于用量大，檔次低，價格敏感的產(chǎn)品。在辦公自動化設(shè)備，消費電子產(chǎn)品，電訊通信，智能儀器儀表，汽車電子，金融電子，工業(yè)控制不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，PIC系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高，發(fā)展非常迅速。4) MDT20XX系列單片機：工業(yè)級OTP單片機，Micon公司生產(chǎn)，與PIC單片機管腳完全一致，海爾集團的電冰箱控制器，TCL通信產(chǎn)品，長安奧拓鈴木小轎車功率分配器就采用這種單片機。5) Scenix單片機：Scenix公司推出的8位RISC結(jié)構(gòu)SX系列單片機與Intel 的Pentium II等一起被Electronic Industry Yearbook 1998評選為1998年世界十大處理器。在技術(shù)上有其獨到之處：SX系列雙時鐘設(shè)置，指令運行速度可達50/75/100MIPS(每秒執(zhí)行百萬條指令，XXX M Instruction Per Second) ；具有虛擬外設(shè)功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可單獨編程設(shè)定，公司提供各種I/O的庫函數(shù)，用于實現(xiàn)各種I/O模塊的功能，如多路UART，多路A/D，PWM，SPI，DTMF，F(xiàn)S，LCD驅(qū)動等等。采用EEPROM/FLASH程序存儲器，可以實現(xiàn)在線系統(tǒng)編程。通過計算機RS232C接口，采用專用串行電纜即可對目標(biāo)系統(tǒng)進行在線實時仿真。 6) EPSON單片機：EPSON單片機以低電壓，低功耗和內(nèi)置LCD驅(qū)動器特點著名于世，尤其是LCD驅(qū)動部分做得很好。廣泛用于工業(yè)控制，醫(yī)療設(shè)備，家用電器，儀器儀表，通信設(shè)備和手持式消費類產(chǎn)品等領(lǐng)域。目前EPSON已推出四位單片機SMC62系列，SMC63系列，SMC60系列和八位單片機SMC88系列。7) 東芝單片機：東芝單片機門類齊全，4位機在家電領(lǐng)域有很大市場，8位機主要有870系列，90系列，該類單片機允許使用慢模式，采用32K時鐘時功耗降至10UA數(shù)量級。東芝的32位單片機采用MIPS 3000A RISC的CPU結(jié)構(gòu)，面向VCD，數(shù)字相機，圖像處理等市場。 8) 8051單片機：8051單片機最早由Intel公司推出，其后，多家公司購買了8051的內(nèi)核，使得以8051為內(nèi)核的MCU系列單片機在世界上產(chǎn)量最大，應(yīng)用也最廣泛，有人推測8051可能最終形成事實上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。LG公司生產(chǎn)的GMS90系列單片機，與Intel MCS51系列，Atmel 89C51/52，89C2051等單片機兼容，CMOS技術(shù)，高達40MHZ的時鐘頻率，應(yīng)用于: 多功能電話，智能傳感器，電度表，工業(yè)控制，防盜報警裝置，各種計費器，各種IC卡裝置，DVD，VCD，CDROM。 9) 華邦單片機：華邦公司的W77，W78系列8位單片機的腳位和指令集與8051兼容， 但每個指令周期只需要4個時鐘周期，速度提高了三倍，工作頻率最高可達 40MHz。同時增加了WatchDog Timer，6組外部中斷源，2組UART，2組Data pointer及Wait state control pin。 W741系列的4位單片機帶液晶驅(qū)動，在線燒錄，保密性高，低操作電壓(~)[7]。 AT89C51的性能特點和芯片引腳圖AT89C51單片機，采用雙列直插封裝（DIP），有40個引腳。該單片機采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與美國Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機的指令和引腳設(shè)置兼容。其主要特征如下： ○ 18位CPU○ 2內(nèi)置4K字節(jié)可重復(fù)編程Flash，可重復(fù)擦寫1000次○ 3完全定態(tài)操作：0Hz~24Hz，可輸出時鐘信號○ 4128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器○ 532根可編程I/O線○ 62個16位定時/計數(shù)器○ 7中斷系統(tǒng)有6個中斷源，可編為兩個優(yōu)先級○ 8一個全雙工可編程串行通道○ 9具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式值得注意的是，P0、PPP3口作為普通I/O口使用時都是準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)，其輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)，輸出是對鎖存器的寫入操作。當(dāng)內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時，鎖存器中的0、1狀態(tài)立即反映到引腳上。但在輸入操作時，如果鎖存器狀態(tài)為0引腳被鉗位0狀態(tài)，導(dǎo)致無法讀出引腳的高電平輸入。因此，準(zhǔn)雙向口作為輸入口時，應(yīng)先使鎖存器置1（稱之為置輸入方式）。然后，再讀引腳，例如：要將P1口的狀態(tài)讀入到累加器A中，應(yīng)執(zhí)行以下兩條指令： MOV P1，0FFH ；P1口置入方式MOV A， P1 ；讀P1口引腳狀態(tài)到A另外，I/O口的端口自動識別功能，保證了無論是P1口（低8位地址）P2口（高8位地址）的總線復(fù)用，還是P3口的功能復(fù)用，內(nèi)部資源自動選擇而不需要用指令進行狀態(tài)選擇[8]。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機的功能越來越強大。由于單片機的壽命長、速度快、低功耗、低噪聲、可靠性高的特點及16位、32位單片機的出現(xiàn)，在工業(yè)領(lǐng)域仍具有很大的發(fā)展?jié)摿9]。 AT89C51引腳如圖26所示。 圖26 AT89C51引腳圖 復(fù)位電路的種類及選擇簡單地說，單片機的復(fù)位就和計算機的重起是一樣的概念、任何單片機在工作之前都要有個復(fù)位的過程，復(fù)位對單片機來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。一般的復(fù)位只需要5ms的時間。如何進行復(fù)位呢？只要在單片機的RET引腳上加上高電平就可以了。按上面所說時間不少于5ms。為了達到這個要求，需要在外部設(shè)計復(fù)位電路。復(fù)位電路的實現(xiàn)可以用很多種方法。但是從功能上一般分為兩種：一種是電源源位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機工作，單片機的起停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計按鍵開關(guān)。通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機的復(fù)位[10]。而在本設(shè)計中，選擇的是的上述中的第一種。 復(fù)位電路如圖27所示。圖27 復(fù)位電路圖上電復(fù)位是利用電容充電來實現(xiàn)的，即上電瞬間RST/VPD 端的電位與VCC 相同，隨著充電電流的減少， RST/VPD的電位逐漸下降。圖中的10k電阻是施密特觸發(fā)器輸入端的一個下拉電阻，時間常數(shù)為10*106*10*103s=，振蕩器建立時間不超過10ms，這個時間常數(shù)足以保證完成復(fù)位操作。上電復(fù)位所需的最短時間是振蕩周期建立時間上2個機器周期