【正文】 1) ； T0(定時(shí)器 0外部輸入 )； T1(定時(shí)器 1外部輸入 )； 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 )。 ? P2口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 ? GND：接地。 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(guó) 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。最大顯示溫度為 100 度，最小顯示 10 度。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。此溫度計(jì)能夠根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示。 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)。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)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(kāi)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。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(mén)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。 AT89S51 單片機(jī)為 40引腳雙列直插式封裝。 ? 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(mén)電流。 ? 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(mén)電流。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 ? PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(guò)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(xiě)，溫度變換功率來(lái)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(wú)須額外電源。 ? 用戶可自設(shè)非易失性的報(bào)警上下限值。 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。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。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。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(wèn)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(xiě)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(guò) 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。 (2) 寫(xiě)時(shí)序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫(xiě)1 時(shí)序主機(jī)寫(xiě)0 時(shí)序 圖 寫(xiě)時(shí)序 寫(xiě)時(shí)序包括寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序。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。（詳細(xì)見(jiàn)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(lái)完成對(duì)總線的上拉。 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。 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。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。讀出溫度子程序可以讀出 RAM中的 9 字節(jié)， 然后通過(guò)溫度轉(zhuǎn)換命令子程序發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，計(jì)算溫度子程序進(jìn)行BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，最后顯示數(shù)據(jù)刷新子程序?qū)︼@示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新。 和 引腳接繼電器電路的 電阻上，其他引腳懸空。當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10 μs。 減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入 ,減法計(jì)數(shù)器 1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振 產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù) ,如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫圖 2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性其輸出用，于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì) 14 數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就 是 DS18B20的測(cè)溫原理。寫(xiě) 1 時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí) 2us，然后釋放總線，延時(shí) 60us。 復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 15～ 12 60 微秒左右后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 表 24 DS18B20 字節(jié)定義 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率，詳見(jiàn)表 25。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 表 22 所示。 ? 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示 圖 DS18B20 的外形及管教排列 GND DQ Vdd N N N DS18B20P TSOC 1 2 3 4 6 5 NC NC Vdd NC NC NC 1 2 3 4 6 5 DQ GN 7 8 DS18B20Z 8PIN SOIC(150MIL) 7 引 腳功能 DS18B20 為三引腳元件，外形同普通三極管，見(jiàn)圖 ，引腳功能詳見(jiàn)表 21 表 21 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面都給用戶的使用帶來(lái)了方便，效果也令人滿意。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可