【正文】 統(tǒng)即前端采集系統(tǒng)，由控制單片機(jī)P89C66環(huán)境溫度傳感器DS18B20和與中間控制機(jī)通信的接口組成。圖23為下位機(jī)系統(tǒng)組成框圖。 圖23下位機(jī)系統(tǒng)組成框圖下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的現(xiàn)場(chǎng)采集及與中間控制機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。各傳感器將非電量轉(zhuǎn)化成隨環(huán)境參數(shù)改變的電量進(jìn)而傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳感器輸出的循環(huán)采集并根據(jù)其與環(huán)境參量的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的環(huán)境溫度值。并通過(guò)通信接口將數(shù)據(jù)向中間控制機(jī)傳送。同時(shí)通過(guò)通信接口，下位機(jī)接收中間控制機(jī)的控制指令，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。DIP開(kāi)關(guān)的作用是設(shè)置下位機(jī)的地址，中間控制機(jī)即是通過(guò)該地址實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的尋址操作的。，管腳接地為0，懸空為l，地址表示成一字節(jié)，設(shè)置范圍063。本系統(tǒng)選飛利浦公司生產(chǎn)的P89C662單片機(jī)作為主控芯片，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，我現(xiàn)在對(duì)該芯片作一下簡(jiǎn)要介紹。P89C662單片機(jī)內(nèi)帶32KBFlash存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器既可并行編程也可以串行在系統(tǒng)編程(ISP)。在實(shí)際的成型產(chǎn)品中可通過(guò)ISP升級(jí)用戶程序。在BootROM程序中可通過(guò)一個(gè)默認(rèn)的串行下載器UART對(duì)Flash存儲(chǔ)器作sIP編程，而在Flash代碼區(qū)中并不需要有調(diào)用下載器的代碼，用戶程序可通過(guò)調(diào)用在BootROM中的標(biāo)準(zhǔn)子程對(duì)Flash存儲(chǔ)器擦寫(xiě)和再編程(即IAP)。該器件在6個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，是傳統(tǒng)的80C51的兩倍。一個(gè)OTP結(jié)構(gòu)位讓用戶選擇傳統(tǒng)的12個(gè)時(shí)鐘周期。該器件用advancedCMOS工藝制造，是80C51單片機(jī)家族的衍生品，其指令集和80C51相同。該器件有四個(gè)8位I/O口，三個(gè)16位定時(shí)器/事件計(jì)數(shù)器，多中斷源，四個(gè)優(yōu)先級(jí)可嵌套中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)增強(qiáng)型UART和片內(nèi)振蕩器以及時(shí)序電路。P89C662新增特性使其成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，可提供PWM波形發(fā)生器，高速的I/O和加/減計(jì)數(shù)器等功能。特點(diǎn)： 80C51中央處理單元 片內(nèi)可ISP和IAP編程的Flash存儲(chǔ)器 可用兼容87C51硬件接口的并行編程器編程 每個(gè)機(jī)器周期6個(gè)時(shí)鐘周期操作(標(biāo)準(zhǔn)) 每個(gè)機(jī)器周期，2個(gè)時(shí)鐘周期操作(可選)在每個(gè)機(jī)器周期6個(gè)時(shí)鐘周期下，速度高達(dá)20MHz(相當(dāng)于4OMHz)性能；在每個(gè)機(jī)器周期12個(gè)時(shí)鐘周期下速度高達(dá)33MHz RAM可外部擴(kuò)展到64K字節(jié) 4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 8個(gè)中斷源 4個(gè)8位I/O口全雙工增強(qiáng)型UART 一幀錯(cuò)誤檢測(cè) 一自動(dòng)地址識(shí)別功耗模式控制 一時(shí)鐘可被中止和繼續(xù) 一空閑模式 一掉電模式可編程的時(shí)鐘輸出 兩個(gè)DPTR寄存器 端口異步復(fù)位 I2C串行接口可編程的計(jì)數(shù)器陣列(PCA) 一PWM 一捕捉/比較P89C662芯片采用44腳PLCC封裝，各引腳功能如下：VSS：接地。0V參考。VCC：電源。為正常，空閑和掉電模式提供電源。：P0是個(gè)開(kāi)漏準(zhǔn)雙向I/O端口，對(duì)P0的鎖存器寫(xiě)入1可懸浮該管腳作高阻抗輸入。P0也是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)復(fù)用總線。此時(shí)端口若發(fā)送，時(shí)，內(nèi)部強(qiáng)上拉。：P1是個(gè)8位準(zhǔn)雙向口，其余管腳帶有內(nèi)部上拉電阻。對(duì)Pl的鎖存器寫(xiě)入，時(shí)，管腳被內(nèi)部上拉為高電平，該端口為輸入口。此時(shí)若管腳被外部拉為低，內(nèi)部的上拉電阻將有電流流過(guò)。P1復(fù)用功能包括： T2()：定時(shí)器漸數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入/時(shí)鐘輸出。 T2EX()：定時(shí)器l計(jì)數(shù)器2重載l捕捉l方向控制。 ECI()：對(duì)PCA的外部時(shí)鐘輸入。 CEX0()：PCA的模塊0捕捉l比較外部I/O。 CEX1()：PCA的模塊1捕捉l比較外部I/O。 CEX2()：PCA的模塊2捕捉l比較外部I/O。 SCL()：I2C總線時(shí)鐘線(開(kāi)漏)。 SDA()：I2C總線數(shù)據(jù)線(開(kāi)漏)。：P2是個(gè)8位帶有內(nèi)部上拉的I/O準(zhǔn)雙向口。對(duì)P2的鎖存器寫(xiě)入1時(shí)，管腳被內(nèi)部上拉為高，該端口為輸入口。此時(shí)若管腳被外部拉為低，內(nèi)部的上拉電阻將有電流流過(guò)。從外部程序存儲(chǔ)器取回代碼以及使用16位尋址方式(MOVX@DPTR)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，P2發(fā)送高字節(jié)地址此時(shí)端口若發(fā)送1時(shí)，內(nèi)部強(qiáng)上拉。使用8位尋址方式(MOVX@Ri)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，管腳發(fā)送P2特殊功能寄存器的內(nèi)容。：P3是個(gè)8位帶有內(nèi)部上拉準(zhǔn)雙向口，對(duì)P3的鎖存器寫(xiě)入1時(shí)，管腳被內(nèi)部上拉為高，該端口為輸入口。此時(shí)若管腳被外部拉為低內(nèi)部的上拉電阻將有電流流過(guò)。P3也有特殊功能，如下所示：RxD()：串行輸入端。TXD()：串行輸出端。/INT0()：外部中斷0。/INT1()：外部中斷一。CEX3/T0()：定時(shí)器0外部輸入，PCA的模塊3捕捉/比較外部I/O。CEX4/T1()：定時(shí)器1外部輸入，PCA的模塊4捕捉/比較外部I/O。/WR()：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。/RD()：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。RST：復(fù)位。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，在這個(gè)管腳上持續(xù)高電平兩個(gè)機(jī)器周期，外部?jī)H接一個(gè)電容到VCC可構(gòu)成上電復(fù)位電路。ALE：地址鎖存使能信號(hào)。在對(duì)外部存儲(chǔ)器訪問(wèn)期間，輸出脈沖用于鎖存地址的低字節(jié)。在正常操作下每個(gè)機(jī)器周期ALE脈沖出現(xiàn)兩次，可用于外部計(jì)時(shí)或時(shí)鐘。注意在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問(wèn)期間，一個(gè)ALE脈沖被忽略。通過(guò)對(duì)SFR ，可禁止ALE輸出。此時(shí)ALE僅在MOVX指令中有輸出。/PSEN：程序存儲(chǔ)選通端。對(duì)外部程序存儲(chǔ)器讀選通。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行代碼，/PSEN每個(gè)機(jī)器周期有效兩次，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問(wèn)期間，兩個(gè)/PSEN脈沖被忽略。在從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指期間，/PSEN無(wú)效。(/EA)/VPP戶：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)，低電平有效。從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，/EA必須被保持為低，如果/EA被保持為高，器件從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行。當(dāng)RST被釋放時(shí)，/EA管腳上的值被鎖定。以后任何變化都不起作用。在Flash編程期間這個(gè)管腳接收編程電源VPP。XTAL1：振蕩器的反相放大器輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生器的輸入端。XATL2：振蕩器的反相放大器輸出端。在數(shù)據(jù)采集中，溫度的采集是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，由于是多點(diǎn)溫度采集，所以在溫度傳感器的選擇上有一定的難度，在眾多應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的溫敏元件當(dāng)中，溫敏電阻雖然成本低，但后續(xù)電路復(fù)雜，且需進(jìn)行溫度標(biāo)定。電流型集成溫度傳感器AD590也因其輸出為模擬信號(hào)，且輸出信號(hào)較弱，需后續(xù)放大并且需要A/D轉(zhuǎn)換電路，若采用普通運(yùn)放則精度難以保證，而且測(cè)量放大器價(jià)格偏高，這就使系統(tǒng)的成本升高了。本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS公司的一款可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集。DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的新型單總線數(shù)字溫度傳感器，單總線顧名思義只有一根數(shù)據(jù)線，它可以將測(cè)量到的溫度結(jié)果以串行數(shù)字信號(hào)輸出，易與微控制器連接。DS18B20片內(nèi)ROM中有唯一的64位序列號(hào)，所以可以在一根總線上掛接任意多個(gè)DS18B20，這樣就可以很方便地構(gòu)成單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。DS18B20的工作電壓為+5V，可以通過(guò)DS18B20的電源引腳進(jìn)行供電，也可以通過(guò)DS18B20的數(shù)據(jù)線進(jìn)行寄生供電。DS18B20的測(cè)溫范圍從55℃到125℃，℃，DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果的位數(shù)可以由軟件編程確定，可以直接輸出9至12位的數(shù)字信號(hào)，默認(rèn)值為12位。DS18B20進(jìn)行一次溫度采集至多需要大約1秒鐘的時(shí)間，在糧情監(jiān)控系統(tǒng)中能夠滿足需要。DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)暫存RAM和一個(gè)非易失性電可擦除E2RAM。其中暫存存儲(chǔ)器作用是在單總線通信時(shí)確保數(shù)據(jù)的完整性，它包括8個(gè)字節(jié)，頭兩個(gè)字節(jié)為轉(zhuǎn)換的溫度讀數(shù)。數(shù)字溫度傳感器DS18B20有三個(gè)引腳，分別是VCC，GND，DATA。其中VCC和GND是DS18B20的供電引腳，接入+5V電源和地。DATA是DS18B20的數(shù)據(jù)線，用來(lái)傳送指令和溫度數(shù)據(jù)。三、溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介（一）溫度傳感器的選取1．熱敏電阻采用熱敏電阻，可滿足至測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)的信號(hào)是不適用的。而且在溫度測(cè)量系統(tǒng)中,采用單片溫度傳感器,比如AD590，LM35等。但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī)，這樣就使得測(cè)溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。另外，這種測(cè)溫裝置的一根線上只能掛一個(gè)傳感器，不能進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。2．?dāng)?shù)字溫度傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，在多路測(cè)溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將遠(yuǎn)距離采樣的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸，多點(diǎn)測(cè)量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等所造成的誤差補(bǔ)償問(wèn)題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820和微控制器AT89C2051構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣，測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不大，且由于AT89C2051可以帶多個(gè)DS18B20，因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，輕松的組建傳感器