【正文】 0 1 1 1:16 1:8 1 1 1 1:256 1:128 (2)PSA(D3)(Perscaler Assignment)預分頻器分配位 PSA=O 預分頻器指定分配為 TMRO 用； PSA=I 預分頻器指定分配為 WDT 用。芯片復位后，程序計數(shù)器 PC 的所有位都被置“ 1。 (3)“ RETLW39。 3． 2 溫度傳感器 DS18B20 一、 DS18B20 的特點 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO92 小體積封裝形式；溫度測量范圍為 55℃ ～ +125℃ ，可編程為 9位～ l 2 位 A／ D轉(zhuǎn)換精度，陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 18 測溫分辨率可達 低值 ℃，被測溫度用符號擴展的 l 6 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠 端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生； 多個 DSl8B20 可以并聯(lián)到 3根或 2根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。對于單線操作：漏極開路 7 3 VDD VDD 四、測溫操作 DS18B20 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。 單線 CRC 可以用一個由移位寄存器和 XOR 門構(gòu)成的多項式發(fā)生器 來產(chǎn)生，見圖l 0. M S B X O RL S B輸 入X O RX O R單 線 C R C 碼 圖 1 O 單線 CRC 移位寄存器的各位都被初始化為 0。 通道 2 接口 保留未用 五、 PTR4000 的配置 PTR4000 上電以后首先必須單片機對其進行配置；單片機首先將按照模式控制真值表將 PTR4000 設為配置模式；然后單片 機通過通道 l的 CLKl、 DATA 將 15byte 的配置數(shù)據(jù)送 入 PTR4000 模塊，完成配置 (見表 6) 位的位置 位數(shù) 名稱 功能 功能配置 119： 112 8 DATA2W 通道 2的數(shù)據(jù)長度 111： 104 8 DATA1W 通道 1的數(shù)據(jù)長度 103： 64 40 ADDR2 通道 2的地址 63： 24 40 ADDR1 通道 1的地址 23： 18 6 ADDRW 地址的位數(shù) 17 1 CRCL 選擇 8位或 16位的 CRC 16 1 CRCEN CRC 使能 基本配置 15 1 RX2EN 允許通道 2 14 1 CM 通信模式 13 1 REDRSB 通信速率設置 12： 10 3 XOF 晶振頻率設置 9： 8 2 RFPWP 發(fā)射功率設置 7： 1 7 RFCH 頻點設置 0 1 RXEN 發(fā)射 /接收選擇 配置字一共為 120bit，在 CLK1 的上升沿開始最高位（ MSB）移入 CS下降沿后，模塊內(nèi)部更新所有內(nèi)部設置，即新的配置字在 CS 的下降沿后開始生效。圖11 中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地。 CRC 計算等式如下： CRC=X8+X5+X4+1 DS18BV20 同樣用上面的公式產(chǎn)生一個 8 位 CRC 值，把這個值提供給總線控制器用來校驗傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到 達 O，則溫度寄存器(同樣被預置到 55℃ )的值增加，表明所測溫度大于 55℃。 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 七、工作寄存器 W W 寄存器是一個 8位的用于 ALU 運算的工作寄存器， 相當于一般微處理機中的 A累加器，但它是一個不可尋址的寄存器。由此“ GOTO’可以跳到任意單元。 FSR寄存器在 PIC16C57 中是 7位寄存器，其低 5位用來存儲選擇 32 個數(shù)據(jù)存儲單元的地址 PICl6C57 中，由于片內(nèi)有 128 個存儲單元，分成 4 個“體 ” ，每個“體 有 32個單元。當這兩位分別為 00、 0 10 和平共處 l 時，就分別選中 O、 l、 2 和 3 頁程序存儲器，其對應的地址范圍是 000h1FFh、 200h3FFh、 400h5FFh 和 600h7FFh。 對循環(huán)移位指令 RRF 和 RLF，該位將與源寄存器的數(shù)據(jù)一起循環(huán)移位。 另外還有用于 I/O 口配 制和預分頻選擇的專用寄存器。全靜態(tài)設計 內(nèi)置上電復位電路 (POR) 有 1～ 2路捕抓輸入／比較輸出／ PWM 輸出 (CCP) 執(zhí)行速度 時鐘振蕩 指令周期 40HZ 100us 1MHZ 4us 4MHZ 1us 101VIHZ 400ns 20MHZ 200ns 根據(jù)要求可以選用多個不同數(shù)目的內(nèi)容和外部中斷源。 6 功能強大的 I／ O 性能 PIC 系列微控制器的一個特點就是其輸入輸出功能十分強大。因為片內(nèi)有上電INSD TMRO PCL STATUS FSR PORTA 其他專用寄存器 通用寄存器 GPR 取指 1 執(zhí)行 3 取指 4 執(zhí)行 1 取指 2 執(zhí)行 2 取指 3 執(zhí)行 4 W 寄存器 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 10 復位電路 、監(jiān)視定時器電路和 RC 振蕩器電路選擇等，所以就不需要增加價格較高的片外支持的功能元器件，從而降低了系統(tǒng)成本和系統(tǒng)功耗。 周期 0 周期 1 周期 2 周期 3 周期 4 圖 4 指令流水線結(jié)構(gòu)示意圖 PIC 的結(jié)構(gòu)特點還體現(xiàn)在寄存器組上 （見圖 5)。由于可以對程序和數(shù)據(jù)同時進行訪問，所以提高了數(shù)據(jù)吞吐率。在單周期內(nèi)可以對 I／ O 口 的任一位直接進行位操作。先進的類 RISC 結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在每一條高效率和功能強大的指令上。 在這眾多的五彩繽紛的微控制器中，美國 Microchip技術(shù)公司的 PIC 系列微控制器則異軍突起，獨樹一幟。 RS485 傳輸速率最高為 10Mbit/s，最大電纜長度為 1200 米。 串行通訊方案 方案一 :采用 RS422A 標準規(guī)定了差分平衡的電氣接口，它采用平衡驅(qū)動和差分接收的方法。 方案 三：以 PIC 系列單片機作為中央處理單元，本方案具有前兩個方案無法取代 的優(yōu)點： 1) 選型靈活， PIC 系列從低到高有幾十個型號， 可以滿足各種需要。 方案二：選用單線數(shù)字溫 度傳感器 DSl8B20，它與其他傳感器相比有以下幾個 優(yōu)點： (1)單總線，節(jié)省 I／ O 口 線； (2)數(shù)字化，內(nèi)部自帶 A／ D，編程方便； (3)集成度高，外圍硬件電路簡單； (4)精度高，測溫分辨率可達 ℃ ； 本設計中選用 DS18B20 作為溫度傳感器。溫度處理部分由無線接收模塊、 MCU、與上位機通訊的接口電路構(gòu)成。 隨著國家對城鎮(zhèn)供熱采暖采用熱量計量的不斷推廣，熱量表項目將成為一項高科技、高效益的投資項目，將帶動起一個年產(chǎn)值幾百億的新興產(chǎn)業(yè)群，并且它的持續(xù)發(fā)展期在 1 5 年以上。 4．傳感器的微型化 集成智能傳感器的微型化決不僅僅是尺寸上的縮微與減少，而是一種具有新機理、新結(jié)構(gòu)、新作用和新功能的高科技微型系統(tǒng)，并在智能程度上與先進科技融合。 比如，諧振式傳感器具有高穩(wěn)定性、高精度、準數(shù)字化輸出等許多優(yōu)點，但傳統(tǒng)的傳感器頻率信號檢測需要較復雜的設備，限制了諧振式傳感器的應用和發(fā)展，現(xiàn)在利用同一硅片上集成的智能檢測電路，可以迅速 提取頻率信號，使得諧振式微機械傳感器成為國際上傳感器領域的一個研究熱點。 ’ 集成化智能傳感器研制是較新的發(fā)展方向，具有廣闊的市場空間，它主要利用集成電路的工藝和微機械加工技術(shù)取得研究進展；但比國外集成電路的主流工藝要落后到兩代以上。溫度傳輸采用超低功耗發(fā)射接收模塊 PTR4000，以 I2C 方式與處理器通訊。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 文本的數(shù)字化無線溫度傳感器具有集成化、智能化的特點，它由溫度測量（發(fā)射部分）、溫度處理（接收部分）和溫度值顯示（上位機）三部分構(gòu)成。 本設計中的測溫范圍在 O℃～ 100℃之間，測溫精度為177。這樣，使智能傳感器達到了微型化和結(jié)構(gòu)一體化，從而提高了精度和穩(wěn)定性。 3． CMOS 工藝兼容 目前，國外在研究二次集成技術(shù)的同時，集成智能傳感器在工藝上的研究熱點集中在研制與 CMOS 工藝兼容的各種傳感器結(jié)構(gòu)及制造工藝流程，探求在制造工藝和微機械加工技術(shù)上有所突破。近百年來，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段； (1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 (含敏感元件 )； (2)模擬集成溫度傳感器／控制器； (3)智能溫度傳感器。以適應我國民用計量儀表使用的實際現(xiàn)狀，達到節(jié)約能源和供需平衡的目的。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。 ②硬件結(jié)構(gòu)簡單，具有豐富的可編程多路復用 I／ O 引腳，能實現(xiàn)對溫度傳感器、 鍵盤顯示接口、輸出打印接口的編程功能。 2． 4 射頻模塊方案 方案一：采用 PTR20xx 作為無線收發(fā)模塊，其集成度相對較高，外圍硬件電路簡 單，收發(fā)一體，但因為是無線通信，在通信過程中易受干擾，誤碼率高?？偩€兩端接匹配電阻 (100Ω 左右 )，驅(qū)動器負載為 54Ω 。 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 7 第三章硬件原理與實現(xiàn) 在微控制器 (Microcontroller)應用領域日益廣泛的今天，各個領域的應用也向微 控制器廠商提出了更高要求，希望速度更快、功耗更低、體積更小、價格更廉以及組成系統(tǒng)時所需要的外圍器件更少；隨著越來越多的各種非電子工程技術(shù)人員的應用需求，他們想把微控制器作為嵌入式部件應用到自己熟悉的領域，還提出簡單易學用的要求，用戶的需求就是商家的市場和動力，老的半導體廠商順應潮流不斷推出新品種，新的半導體廠商則后來居上，把越來越多的外圍接口器件集成到片內(nèi)，功能越來越強、性能越來越高。 PIC 系列微控制器在世界微控制器市場份額排名逐年上升，在 8 位微控制器市場，已從 1990 年的第 20 位提高到 1996 年的第 5 位，以至成為一種新的 8位微控制器的世界標準和最有影響力的主流嵌入式控制器。 (1) 指令流水線結(jié)構(gòu)可以在一個周期內(nèi)同時完成一條指令的執(zhí)行和下一條指令的取指。諾依曼結(jié)構(gòu)的計算機是在同一個存儲空間取指令和數(shù)據(jù) (即普林斯頓結(jié)構(gòu) )，兩者不能同時進行，故限制了工作帶寬。 在大多數(shù) 在大多數(shù)微控制器中，取指和指令執(zhí)行都是順序進行的。利用 PIC 高性能算法處理能力的實時性可以取代低效率的存儲操作和精確度不高的查表法。 4 用戶可選擇振蕩器 片內(nèi)集成帶有 RC 振蕩器的監(jiān)視定時器，而且引進了“用戶可選擇振蕩器 的新設計概念，它允許用戶在 4 種從直流到 20MHZ(200ns)頻率范圍內(nèi)選擇一種振蕩形式讓芯片執(zhí)行指令，以優(yōu)化系統(tǒng)的功耗。 7 可編程的特殊外圍接口性 (1)雙 lO 位／ 20KHZ， 8 位／ 80KHZ 的 PWM(脈寬調(diào)制 )接 口 ； (2)可多達 8 個通道 8位、 26181。 單片機 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 11 特點 一、高性能 RISC 結(jié)構(gòu) CPU 高驅(qū)動電流， I／ O腳可直接驅(qū)動數(shù)碼管 (LED)顯示 每個 I／ O引腳最大拉電流 25MA 每個 I／ O引腳最大灌電流 20MA 同步通訊接 SCI／ USART 操作 程序保密位，可防程序代碼的非法拷貝 由于包括 I/0端口在內(nèi)的 80個尋址的 8位寄存器組成的寄存器組，通過 8位的片內(nèi)數(shù)據(jù)總線與算術(shù)邏輯運算單元 ALU 相連。狀態(tài)寄存器各位安排如下所示： PA2 PAl PAO TO PD Z DC C 其各位功能如下所示： (1)C(D0)(Carry／ Borrow)進位／借位標志位 對加法指令 ADDWF 和 ADDLW，加法運算結(jié)果的最高有效位產(chǎn)生進位時，該位被置 1 元進位時清零。 (5)TO(D4)(Time Out)定時時間到標志位 芯片上電