【正文】 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FLASH編程時(shí)， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部電位必須被拉高。 ? GND：接地。其主要特性如下： ? 與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全 兼容； ? 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； ? 1000擦寫 周期； ? ~； ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； ? 程序存儲(chǔ)器具有 3級(jí)加密保護(hù)； ? 128*8位內(nèi)部 RAM； ? 32可編程 I/O線； ? 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； ? 6個(gè)中斷源和 2個(gè)優(yōu)先級(jí)； ? 可編程全雙工串行通道； 圖 89S51單片機(jī)引腳圖 ? 低功耗的閑置和掉電模式； ? 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針； 4 ? 具有 JTAG接口，可方便地在線編程或在系統(tǒng)編程。 3 第 2章 系統(tǒng)主要元器件介紹 單片機(jī)的選用及功能介紹 AT89S51 是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS型 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes 的可編程的 Flash只 讀程序存儲(chǔ)器 ， 兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻作為 溫度傳感 器。最大顯示溫度為 100 度，最小顯示 10 度。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù) (ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn) 是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配于各種微控制器 (MCU)。在測(cè)溫領(lǐng)域，人們通常使用溫度傳感器，將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或電壓進(jìn)行輸出，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的處理和顯示。由于 DS18B20數(shù)字溫度傳感器是單總線器件，與 AT89S51單片機(jī)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單、體積小等特點(diǎn)，并且由于是在同一根通信線上，因此可以擴(kuò)展、掛接很 多這樣的測(cè)溫系統(tǒng)，十分方便。此溫度計(jì)能夠根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示。最大顯示溫度為 100度，最小顯示 10 度。 關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度計(jì)； AT89S51； DS18B20； 74LS244 IV Abstract This paper presents a temperature measuring method using SingleChip AT89S51 and Digital Temperature Sensor DS18B20. The author has designed the interface circuit for AT89S51 and DS18B20. 74LS244 is also used to drive the devices by block code and in this way the results and be displayed through the digital display. All data will be collected and transported by an designed software. The Digital Temperature Sensor DS18B20 is a monobus device, but with the bination of SingleChip AT89S51, a temperature measuring system is made. This system has many advantages, such as its simple circuit, small size, etc. This system also brings convenience. A number of systems like this can be attached to only one munication line at the same time. Key words: Digital Temperature Sensor； AT89S51； DS18B20； 74LS244 1 第 1章 概述 簡(jiǎn)述 單片機(jī)在測(cè)控領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用，它既可以直接處理電信號(hào)，也可以間接處理溫度、濕度、壓力等非電信號(hào)。 本文正是基于溫度傳感器和單片機(jī)而構(gòu)建的電路，進(jìn)而完成溫度的測(cè)量和顯示。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹了智能集成溫度傳感器 DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并以此傳感器為測(cè)溫元件， AT89S51單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成的數(shù)字溫度測(cè)量裝置，并對(duì)其的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。 設(shè)計(jì)思路 單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。但是，熱敏電阻的可靠性較差、測(cè)量溫度準(zhǔn)確率 低，而且還必須經(jīng)專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 后才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。它集 Flash ROM程序存儲(chǔ)器，并支持可在線編程（ ISP）功能；另一方面，由于價(jià)格低、因而被廣泛應(yīng)用于許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，如工業(yè)控制、消費(fèi)電子等各種控制領(lǐng)域，對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)溫系統(tǒng)而言，它已經(jīng)足夠。 AT89S51 單片機(jī)為 40引腳雙列直插式封裝。 ? P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL門電流。 ? P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。作為輸入時(shí)， P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 ? P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門電流。 同時(shí) P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 ? PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 ~750ms 內(nèi)完成 9~12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20讀出 的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需一根線讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無須額外電源。 ? DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只 6 三極管的集成電路內(nèi) 。 ? 用戶可自設(shè)非易失性的報(bào)警上下限值。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 64 位 ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲(chǔ)器與控制邏輯 溫度傳感器 高 溫 觸 發(fā) 器TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 VDD DQ VD1 VD2 C 8 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1) 64 位光刻 ROM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲(chǔ)器。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如 表24 和表 25 所示。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 10 表 26 溫度數(shù)據(jù)值格式 LS 字節(jié) MS 字節(jié) 其中“ S”為標(biāo)志位，對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。23 22 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 11 表 28 ROM 指令表 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 匹配 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)， 為下一步對(duì)該DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于 單片工作。 (1) 初始化時(shí)序 響應(yīng)脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機(jī) 最小4 80主機(jī)復(fù)位脈沖最小4 80 US 圖 初始化時(shí) 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。 (2) 寫時(shí)序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫1 時(shí)序主機(jī)寫0 時(shí)序 圖 寫時(shí)序 寫時(shí)序包括寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序。 13 (3) 讀時(shí)序 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1時(shí) 序主機(jī)寫0時(shí) 序 圖 讀時(shí)序 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù) 。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí) 12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí) 50us。系統(tǒng)對(duì) DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。（詳細(xì)見附錄一） 接口設(shè)計(jì) DS18B20 可以采用兩種方式供電：一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源；另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接 單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET管來完成對(duì)總線的上拉。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。 圖 主板 其他電路設(shè)計(jì) 18 1) 單片機(jī)電路 圖 單片機(jī)電路引腳圖 19 P0 口接 9 個(gè) 的排阻接 74LS244 然后接到顯示電路上。 P3 口中 、 、 接到按鍵電路。 圖 晶振控制電路圖 5) 復(fù)位電路 圖 復(fù)位電路 21 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示子程序等。其程序流程圖如圖 所示。當(dāng)最高顯示位為 0 時(shí)，將符號(hào)顯示位移入下一位，程序流程圖如圖 所示。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖，如圖 所示 .