【正文】 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 33 顯示子程序 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 34 DIR 子程序 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 35 六 、上機(jī)調(diào)試過程 調(diào)試過程出現(xiàn)的問題： 1， 編寫子程序 GET_TEMPER 過程中，通過查閱資料，了解 DS18B20 的工作 原理并分析其工作時(shí)序，初步編寫了采集溫度程序。 2）溫度轉(zhuǎn)化程序，由 于 DS18B20 采集溫度值為兩個(gè)字節(jié)，通過子程序 TEMPER 將采集溫度轉(zhuǎn)化為單字節(jié)數(shù)據(jù)。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 26 五 、設(shè)計(jì)思路及程序流程圖 設(shè)計(jì)思路 ： 一）、 熟悉了解所給電路，以及各電路器件的結(jié)構(gòu)和功能 二）、 焊接硬件電路，根據(jù)硬件電路確定各存儲(chǔ)器、端口等的地址。當(dāng)共陰極 LED 的 COM 端接地，則某個(gè)發(fā)光二極管的陽極加上高電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光；當(dāng)共陽極 LED 的 COM 端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 25 一個(gè) 8 段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖 61所示。 LED 顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式，單段的圓形或方形 LED 常用來顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 8 段 LED 可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為 LED 數(shù)碼管，其外形如圖所示。因此，我們可以通過程序控制 引腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 晶振 晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的 時(shí)鐘頻率 ，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的倍頻或分頻后就成了電腦中各種不同的總線頻率。在某些半導(dǎo)體材料的 PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 三極管 三極管 ,是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件 。 獨(dú)石電容 電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩(wěn)定，耐高溫耐濕性好等。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。電容(Electric capacity)，由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕 緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。 74ls07 引腳圖 74ls07 邏輯圖 74LS07 真值表 75452 75452 是雙外圍器件驅(qū)動(dòng)芯片，其引腳圖如 下 圖 左 所示： 1A 和 1B 是內(nèi)部與非門的兩個(gè)輸入端，通過三極管放大后由 1Y 輸出。如計(jì)數(shù)器沒運(yùn)行，則在裝入計(jì)數(shù)值后開始計(jì)數(shù)；如計(jì)數(shù)已運(yùn)行，則在當(dāng)前計(jì)數(shù)值計(jì)滿后，再以新的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)。 D7D6 =01 停止計(jì)數(shù)。但 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，不論是定時(shí)工作還是計(jì)數(shù)工作，都由外部提供計(jì)數(shù)脈沖，其信號(hào)引腳就是TIMER IN. ④ MCS 51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出自動(dòng)置位 TCON 寄存器的計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位（ TF），供用戶以查詢或中斷方式使用；但 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)向芯片外邊輸出一個(gè)信號(hào)（ TIMER OUT）。其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的使用 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器與 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，在功能上是完全相同的，同樣具有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能。所以可以認(rèn)為 8155 的 I/O 口地址 00H 是命令 /狀態(tài)寄存器，對(duì)其寫入時(shí)作為命令寄存器；而對(duì)其讀出時(shí)，則作為狀態(tài)寄存器。 ALT4： A 口、 B 口為選通輸入 /輸出。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 19 在 ALT1～ ALT4 的不同方式下， A 口、 B口及 C口的各位工作方式如下： ALT1： A口， B 口為基本輸入 /輸出， C 口為輸入方式。 下表為 8155 芯片的 I/O 口地址 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 所選端口 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器 0 0 1 A 口 0 1 0 B 口 0 1 1 C 口 1 0 0 定時(shí)器低 8位 1 0 1 定時(shí)器高 6位及方式 RAM 單元 8155 的 A 口、 B口可工作于基本 I/O 方式或選通 I/O 方式。 VCC：＋ 5V 電源。 PB0～ PB7： 8位通用 I/O 口，功能同 A 口。 ALE：地址鎖存信號(hào)。 WR ：寫選通信號(hào)，控制對(duì) 8155 的寫操作，低電平有效。 AD0～ AD7：三態(tài)的地址 /數(shù)據(jù)總線。 當(dāng)作為輸入腳時(shí) ， 被外部拉低的 P2口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出 電 流 。 P0 也可以在 訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址 的低字節(jié) 。調(diào)讀 1 位子程序 RRC A 。1us RDDLT:DJNZ B,RDDLT 。 內(nèi)容 C NOP 。1us NOP 。設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR 。調(diào)寫 1位子程序 DJNZ B WLOP 。返回 寫字節(jié)子程序 (待寫內(nèi)容在 A 中 ): WRBYTB: PUSH B 。1us MOV ,C 。1us NOP 。 寫位子程序 (待寫位的內(nèi)容在 C 中 ) WRBIT: PUSH B 。若總線釋放 跳出循環(huán) DJNZ B,WAITL 。保持低電平 500us SETB 。保存 A 寄存器 MOV A,4 。 I/O 線電平變低后， DS18B20 在一個(gè) 15μs 到 60μs 的窗口內(nèi)對(duì)I/O 線采樣。 讀 /寫時(shí)間隙 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 12 DS1820 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時(shí)間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換。 Recall 2E [B8h] 這條命令把報(bào)警觸發(fā)器里的值拷回暫存器。 Convert T [44h] 這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。讀取將從字節(jié) 0開始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（字節(jié) 8， CRC）字節(jié)讀完。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 11 存儲(chǔ)器操作命令 Write Scratchpad [4E] 這個(gè)命令向 DS18B20 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)，開始位置在地址 2。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。然而，只有在最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況， DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，在 Skip ROM 命令之后跟著發(fā)一條讀命令，由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳送信號(hào)，總線上就 會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路下拉效果相當(dāng)于相與）。只有和 64位 ROM 序列完全匹配的 DS1820 才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作命令。 Read ROM [33h] 這個(gè)命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼、唯一的序列號(hào)和 8 位 CRC碼。初始化序列包括一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟有其后由 從機(jī)發(fā)出的存在脈沖。無論任何理由需要暫停某一執(zhí)行過程時(shí)，如果還想恢復(fù)執(zhí)行的話，總線必必須停留在空閑狀態(tài)。 DS18B20 的單總線端口（ I/O 引腳）是漏極開路式的，內(nèi)部等效電路見圖 9。 DS18B20 是從機(jī)。還有一個(gè)第九字節(jié)，可以用讀暫存器命令讀出。頭兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息。數(shù)據(jù)先被寫入暫存器，這里的數(shù)據(jù)可被讀回。移入 8位 CRC 會(huì)使移位寄存器復(fù) 0。 單線 CRC 可以用一個(gè)由移位寄存器和 XOR 門構(gòu)成的多項(xiàng)式發(fā)生器來產(chǎn)生，見圖 7。 CRC 計(jì)算等式如下： CRC= 8X + 5X + 4X +1 DS1820 同樣用上面的公式產(chǎn)生一個(gè) 8 位 CRC 值，把這個(gè)值提供給總線控制器用來校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。單線總線控制器必須得天 獨(dú)厚提供 5 條 ROM 操作命令其中之一： 1） Read ROM， 2） Match ROM， 3） Search Rom， 4） Skip ROM， 5） Alarm Search。最后 8位是以上 56 位的 CRC 碼。這樣就允許許多 DS18B20 并聯(lián)在一起同時(shí)測(cè)溫，如果某個(gè)地方的溫北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 8 度超過了限定值，報(bào)警的器件就會(huì)被立即識(shí)別出來并讀取，而不用讀未報(bào)警的器件。 TH 或 TL 的最高有效位直接對(duì)應(yīng) 16位溫度寄存器的符號(hào)位。 DS18B20 測(cè)溫范圍 55℃~+125℃ ，以 ℃ 遞增。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。 同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 7 個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式 累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。圖 4 示出了溫度測(cè)量電路的方框圖。總線控制器發(fā)出一個(gè) Skip ROM 協(xié)議，然后發(fā)出讀電源命令，這條命令發(fā)出后，控制器發(fā)出讀時(shí)間隙，如果是寄生電源，DS18B20 在單線總線上發(fā)回 “0” ，如果是從 VDD 供電，則發(fā)回 “1” ，這樣總線控制器就能夠決定總線上是否有 DS18B20 需要強(qiáng)上拉。注意當(dāng)加上外部電源時(shí)，GND 引腳不能懸空。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 6 另一種給 DS18B20 供電的方法是從 VDD 引腳接入一個(gè)外部電源，見圖 3。第一種方法 ，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 2E 存儲(chǔ)器操作時(shí)，給 I/O 線提供一個(gè)強(qiáng)上拉。寄生電源有兩個(gè)好處： 1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源， 2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀 ROM。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。測(cè)量結(jié)果放在 DS18B20 的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。因此，控制器必須首先提供下面 5 個(gè) ROM 操作命令之一： 1）讀 ROM， 2）匹配 ROM， 3）搜索 ROM， 4）跳過 ROM， 5）報(bào)警搜索。器件用如下方式北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 5 從單線通訊線上汲取能量：在信號(hào)線處于高電平期間把能量儲(chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。對(duì)于單線操作：漏極開路（見 “ 寄生電源 ” 節(jié)） 7 3 VDD 可選的 VDD 引腳。系統(tǒng)共有四個(gè)按鍵， 前 兩個(gè) 按鍵實(shí)現(xiàn)溫度上限的調(diào)整， 后 兩個(gè)實(shí)現(xiàn)溫度下限的調(diào)整。 微微 機(jī)機(jī) 原原 理理 與與 接接 口口 技技 術(shù)術(shù) 綜綜 合合 實(shí)實(shí) 踐踐 說說 明明 書書 課程名稱： 微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 2 摘 要 利用 DS18B20 溫度傳感器與 89C51 相連測(cè)量室內(nèi)溫度并且在六位 LED 顯示器的中間兩位顯示出來。 利用按鍵設(shè)置溫度的上限與下限，并在 LED 顯示器上動(dòng)態(tài)顯示。 關(guān)鍵詞： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 89C51 LED 共陰 極 顯示器 程序匯編 調(diào)試 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 3 目 錄 一、 DS18B20???????????????? 6 二、 89C51????????????????? 17 三、 8155?????????????????? 19 四 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理 ????????????? 23 五 、設(shè)計(jì)思路及程序流程圖 ??? ??????? 28 六 、上機(jī) 調(diào)試 過程 ?????????????? 37 七 、 心得體會(huì) ???????????????? 38 八 、附件Ⅰ Ⅱ Ⅲ ????????????? ? ? 40 參考文獻(xiàn) ?????????????????? 47 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書