【正文】 ，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 圖 STC89C52 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 STC89C52 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明： （ 1） 中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度 的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè) XX 單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20 寬電源電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時(shí)，依然能夠保證溫度量精度。 圖 DS18B20 寄生電源強(qiáng)上拉供電方式電路圖 注意：在圖 和圖 寄生電源供電方式中， DS18B20 的 VDD引腳必須接地 （ 3） DS18B20 的外部電源 供電方式 在外部電源供電方式下， DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，此時(shí) I/O 線(xiàn)不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線(xiàn)上理論可以?huà)旖尤我舛鄠€(gè) DS18B20 傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。 在制作中 曾經(jīng)就此電路做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，降低電源電壓 VCC，當(dāng)?shù)陀? 時(shí)，測(cè)出的溫度值比實(shí)際的溫度高，誤差較大。 3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根 I/O 口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫 。 ROM、RAM 指令如下圖所示： XV 圖 ROM、 RAM指令表 DS18B20 的應(yīng)用電路 DS18B20 測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。在 DS18B20 出廠(chǎng)時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)不要去改動(dòng)。 XII 圖 DS18B20 溫度值格式 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 XI 圖 DS18B20 的測(cè)溫原理 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠(chǎng)前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 圖 DS18B20 的讀時(shí)序 （ 2） DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。 DS18B20 的引腳介紹 TO－ 92 封裝的 DS18B20 引 腳排列見(jiàn)圖 ，其引腳功能描述見(jiàn)表。 C 到＋ 125。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) （ 1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 在使用中不需要任何外圍元件 ； 測(cè)量結(jié)果以9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 ， 測(cè)溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測(cè)溫分辨率 ℃ 。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。 ℃。在工業(yè)中用于 50～ 180℃測(cè) VI 溫。按 IEC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100）= 時(shí)， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測(cè)量誤差 A 級(jí)為177。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。同時(shí)增加了組件的測(cè)溫點(diǎn)免維護(hù)自由增減功能，以適應(yīng)系統(tǒng)的規(guī)模的自由裁剪。 上位機(jī) 上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)通用工業(yè)過(guò)程監(jiān)控軟件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、 IV 并對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行巡回檢測(cè)。但是通過(guò)實(shí)際的考察，現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)根本不是這個(gè)樣子：由于糧食要定期的通過(guò)熏蒸來(lái)除蟲(chóng)、防鼠，熏蒸藥劑具有高毒性，高腐蝕性，人員根本不能隨意接觸到倉(cāng)內(nèi)設(shè)備，更不要說(shuō)通過(guò)數(shù)碼管的 III 顯示和報(bào)警器來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度的異常變化，同時(shí)出于防爆的要求，在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的系統(tǒng)，是完全密封的，并被充入低氧高氮的氣體，平時(shí)人員根本不能及時(shí)進(jìn)入。它直接影響到儲(chǔ)備物資的壽命和工作可靠性。利用 STC89C52 單片機(jī)本身強(qiáng)大的功能和內(nèi)部 RAM 資源 ，可以很方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，并能利用軟件方便的 邏輯判斷實(shí)現(xiàn)了 1Wire 總線(xiàn)的 ROM 搜索 ,實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫器件 18B20 的枚舉 ，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人干預(yù)的測(cè)溫點(diǎn)的動(dòng)態(tài)裁剪， 所以本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性。 另外，本系統(tǒng)的濕度檢測(cè)沒(méi)有完成。 為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度的監(jiān)測(cè)工作，因?yàn)闇囟鹊纳?，就意味著糧庫(kù)內(nèi)的有氧呼吸的加強(qiáng)，就意味著馬上就要發(fā)生腐爛霉變。 因此現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)都是由計(jì)算機(jī)監(jiān)控， 采用專(zhuān)用組態(tài)軟件、單 片機(jī)及數(shù)字傳感器組成 的，具 有 5001000 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的， 網(wǎng)絡(luò) 化的 數(shù)字式溫度 檢測(cè)的系統(tǒng)。并生成動(dòng)態(tài)畫(huà)面、報(bào)表、報(bào)警、曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)管理功能。 基本功能 檢測(cè)溫度 測(cè)溫點(diǎn)免維護(hù)自由增減 過(guò)限指示 與計(jì)算機(jī)通訊 主要技術(shù)參數(shù) 溫度檢測(cè)范圍 ： 40℃ +60℃ 測(cè)量精度： ? ℃ 報(bào)警方式：閃動(dòng)的 LED 指示燈 通訊方式： RS232 9600， N,8,1 V 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是以 STC89C52為基本系統(tǒng)核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括、單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、過(guò)限指示、通訊接口、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。其主要的特點(diǎn)為精度高 、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。（ ℃+ |t|）， B 級(jí)為177。 方案二：采用 AD590。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。 AD590 的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。 具有 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 綜合比較方案二與方案三，方案三更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。 （ 2）、在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 C 之間。 圖 DS18B20 引腳（底視圖） 表 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱(chēng) 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。 單總線(xiàn)的實(shí)現(xiàn) （ 1） DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 圖 DS18B20的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序?qū)τ?DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于 DS18B20 寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě) 0 時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確采樣 IO 總線(xiàn)上的 “ 0” 電平，當(dāng)要寫(xiě) 1 時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 64 位光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為0191H， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 R1 和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出廠(chǎng)時(shí)被設(shè)置為 12 位） XIII 圖 溫度分辨率設(shè)置表 （ 5） 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 5 所示。 圖 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。下面就是 DS18B20 幾個(gè)不同應(yīng)用方式下的測(cè)溫電路圖： （ 1） DS18B20 寄生電源供電方式電路圖 如下面圖 9 所示，在寄生電源供電方式下， DS18B20 從單線(xiàn)信號(hào)線(xiàn)上汲取能量：在信號(hào)線(xiàn) DQ 處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線(xiàn)處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來(lái)再給寄生電源（電容）充電。 要想使 DS18B20 進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換， I/O 線(xiàn)必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè) DS18B20 在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到 1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根 I/O 線(xiàn)上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠 上拉電阻就無(wú)法提供足夠的能量，會(huì)造成無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。當(dāng)電源電壓降為 4V 時(shí)，溫度誤差有 3℃ 之多，這就應(yīng)該是因?yàn)榧纳娫醇橙∧芰坎粔蛟斐傻陌桑虼?，在開(kāi)發(fā) 實(shí)際 測(cè)溫系統(tǒng)時(shí)不使用此電路。注意：在外部供電的方式下， DS18B20 的 GND 引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是 85℃ 。 單片機(jī) 89C52 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序 XIX存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 （ 2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) STC89C52 內(nèi)部有 256 個(gè) 8 位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的 RAM只有 256 個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。 （ 6） 全雙工串行口： STC89C52 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 如圖 圖 STC89C52 的引腳 Pin9:RESET/Vpd 復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) STC89C52 通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 XXII STC89C52 的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖 。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器， ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。如EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。 RS232C 規(guī)定最大的負(fù)載電容為 2500pF，這個(gè)電容限制了傳輸距離和傳輸速率，由于 RS232C 的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號(hào)地（ GND），屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分信號(hào)傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力，共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)中。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和電腦的 RS232C 接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號(hào)電平（ TTL 電平）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的 RS232C 電平，或者把計(jì)算機(jī)的 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的 TTL 電平，通信時(shí)候必須對(duì)兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 MAX232 是單電源雙 RS232C 發(fā)送 /接收芯片。 XXVI 圖 MAX232通信接口電路 過(guò)限指示 由于在本設(shè) 計(jì)中 , 過(guò)限指示不是關(guān)鍵設(shè)計(jì) ,故采用 LED加限流電阻的方式簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。 1Wire 總線(xiàn)協(xié)議處理 經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口訪(fǎng)問(wèn) DS1820 的協(xié)議 protocol 如下 初始化 ROM 操作命令 存貯器操作命令 處理數(shù)據(jù) 初始化 單線(xiàn)總線(xiàn)上的所有處理均從初始化序列開(kāi)始初始化序列包括總線(xiàn)主機(jī) 發(fā)出一復(fù)位脈沖接著由從屬器件送出存在脈沖。 TempDelay(86)。 //delay 100 uS _nop_()。 //detect 1820 success! else flag = 0。 dq = 1。i8。0x01。 dq=1。i8。 if(dq==1) u |= 0x80。 } 有了上面的基本函數(shù)，我們可以完成具體的 ROM操作了 舉例總線(xiàn)主機(jī)產(chǎn)生溫度變換命令然后讀出溫度，如下表所示： 表 讀溫度 主機(jī)方式 數(shù)據(jù) LSB 在先 注 釋 TX Reset(復(fù)位 ) 復(fù)位脈沖 480_960us RX Presence（存在） 存在脈沖 TX 55h 符合 ROM 命令 TX 64位 ROM代碼 發(fā)出 DS1820 地址 TX 44h 溫度 變換命令 TX I/O 線(xiàn)高電平 總線(xiàn)主機(jī)使 I/O 線(xiàn)至少保持 2 秒鐘的高電平以便完成變換 XXXI TX Reset 復(fù)位 復(fù)位脈沖 RX Presence 存在