【正文】 后或執(zhí)行 CLRWDT 和 SLEEP 指令后，該位被置 l；當監(jiān)視定時器 WDT 定時 時間到時，該位被清零。 (3)TOSE(D4)(TMRO source edge select)TMRO 源觸發(fā)沿選擇位 TOSE=O 當 TOCK1 引腳上出現(xiàn)上升沿對計數(shù)器加 l； TOSE=I 當 TOCK1 引腳上出現(xiàn)下降沿肘計數(shù)器加 l. (4)TOSE(D5)(TMRO clock source)TMRO 時鐘信號源選擇位 TOSE=0 用內(nèi)部指令周期時鐘 (CLKOUT) TOSE=1 用 TOCKl 引腳上外部輸入的脈沖。除了以下幾種情況指令執(zhí)行的結(jié)果會改變 PC 本身的地址值外，其他情況都隨著指 令的執(zhí)行會自動加 l。返回指令的功能是把堆棧棧頂?shù)臄?shù)據(jù) (即斷口地址 )送入程序計數(shù)器 PC，以確保正確保證返回調(diào)用的主程序。以上特點使 DS18B20 非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。圖 9 示出了溫度測量電路的方框圖。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。然后從系列編號的最低有效位開始，一次一位移入寄存器， 8 位系列編碼都進入以后，序列號再進入， 48 位序列號都進入后，移位寄存器中就存儲了 CRC 值。上電后第一次配置時必須將 120bit 配置字全部移入；而后當僅需要 lbit 即可 完成收／發(fā)模式。 六、 4DSl8820 與單片機的典型接口設(shè)計 圖 5 以 MCS 一 5 l 系列單片機為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接?？偩€控制器可以用64 位 ROM 中的前 56 位計算出一個 CRC 值，再用這個和存儲在 DSl820 中的值進行比較，以確定 ROM 數(shù)據(jù)是否被總線控制器接收無誤。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于 55℃ 的一個值。 DSl8B20 的管腳排列如圖 8 所示， DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線方式時接地 )。 PC的高 2 位 D10和 D9交用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。當程序計數(shù)器的計數(shù)值大于 512 個字時， PC 的高 2 位 D10和 D9將用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。 對 INDF 寄存器本身進行間接尋址訪 問 ，將讀出 FSR 寄存器的內(nèi)容。 對 PIC16C56/57，片內(nèi)有 4頁 (2K 個字 )程序存儲器，需要 2 位頁面預(yù)選地址，故PAl 和 PAO 兩位都作為頁面預(yù)選地址。這一點與大多數(shù)微處理機的情況不一樣。通用寄存器用于指令執(zhí)行中存放數(shù)據(jù)或控制信息；專用寄存器 SFR(Special Function Register)包括定時器、寄存器、程序計算器 PC(Program Counter)、狀態(tài)寄存器 SATAUS、 I/0 寄存器 (端口 )和 (寄存器 )組選擇寄存器 FSR(File Select Register)等。低功耗 2MA5V， 4MHZ 15UA3V， 32KHZ 1UA 低功耗 Sleep 模式下 三、微控制器特性 ． 8位定時器／計數(shù)器 TMR0，帶 8位預(yù)分頻 除地 址分支跳轉(zhuǎn)指令 (GOTO、 CALL)為雙周期指令，其余皆為單周期指令 8 中斷特性 PIC16CXX 和 PIC17CXX 有中斷功能。 5 程序代碼加密保護 具有程度代碼加密保護功能，可通過對片內(nèi) EPROM 保密設(shè)置進行加密。 3 低功耗 由于采用全靜態(tài) CMOS 設(shè)計，電源操作能耗很低，但非?？煽?。 只有涉及到改變 程序計數(shù)器 PC（ Progran Counter）值的程序分支指令（例如 GOTO、CALL 或?qū)?PC 寫操作 ） 等才需要兩個周期。一個用于指令，一個用于數(shù)據(jù)。 (2) 高速的指令執(zhí)行時間，在 20MHz 時鐘情況下達到 200ns，在 25MHz 時可達到160ns。為了達到獨一無二的高速性能，PIC 微控制器采用了小型機設(shè)計結(jié)構(gòu)。應(yīng)該說，每一個廠商的微控制器能在市場上占有一定份額，肯定有它存在的道 理，即各個不同公司的芯片有它自己的特點才能吸引住有特定要求的部分用戶。接收器輸入電平在 以下時為邏輯“ l，在 + 以上時為邏輯“ 0’’。本設(shè)計中采用 PTR4000 作為無線收發(fā)模塊。 但其價格昂貴，功能強大，用在此處屬于大材小用。但是 AD590 是集成模擬傳感器，需要進行 A／ D轉(zhuǎn)換才能與控制器連接。溫度測量部分由傳感器、 MCU、和無線發(fā)射模塊 構(gòu)成。 進入 2 1 世紀后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。圖像傳感器在 CMOS 工藝兼容基礎(chǔ)上使得其動態(tài)陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 3 范圍擴展技術(shù)有所進步。 一 集成智能傳感器四大熱點： 1．物理轉(zhuǎn)化機理 由于集成智能傳感器可以很容易對非線性的傳遞函數(shù)進行校正，得到一個線性度非常好的輸出結(jié)果，從而消除了非線性傳遞對傳感器應(yīng)用的制約，所以一些科研工作者正在對這些穩(wěn)定性好、精確度高、靈敏度高的轉(zhuǎn)換機理或材料進行研究。 國內(nèi)、國外現(xiàn)狀及發(fā)展情況 目前集成化智能傳感器技術(shù)發(fā)展非常迅速，然而由于我國國有資金和技術(shù)等方面的不足，在此方面的研究上同國外的差距還很大。處理器選用 低功耗單片機PIC16F74。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同 意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 中央廣播電視大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）評審表 題目 數(shù)字化無線溫度傳感器的分析與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。溫度測量采用一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,其體積小，集成度高自帶 A/D，功耗低。 ℃，要求靜態(tài)功耗電流小于 10 A? ，動態(tài)功耗電流小于 8mA，無線傳輸距離大于 10 米，傳輸速率為． 本設(shè)計中利用無線技術(shù)和數(shù)字化集成溫度傳感器技術(shù)，研制數(shù)字化無線集成溫度傳感器，以確保熱量表一體化，解決現(xiàn)有熱量表需有線測量回水溫度帶來的可靠性、安全性差等諸多問題。 目前，市場上的集成智能傳感器已經(jīng)成為研究熱點，其發(fā)展方向主要有以下幾個方面： (1)向微型化發(fā)展； (2)應(yīng)用新的物理現(xiàn)象、化學反應(yīng)、生物效應(yīng)作為傳感器原理； (3)使用新型材料； (4)向微功耗及無源化發(fā)展； (5)采用新的加工技術(shù) (如化學微腐技術(shù)、微機械加 工技術(shù) )； (6)向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展。 利用 CMOS 工藝兼容的集成濕度傳感器將敏感電容和處理電路集成在一塊硅片上，通過 Coventor 模擬得到全量程總的敏感濕敏電容變化值，同時提高了可靠性并降低了成本，隨著微機械 加工技術(shù)的逐步發(fā)展，使得以 CMOS 工藝技術(shù)制造的集成濕 度傳感器已經(jīng)成為當前研究的熱點。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向 數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 4 第二章 方案論證 總體方案設(shè)計 數(shù)字化無線溫度傳感器的設(shè)計應(yīng)包含兩個部分：一部分是溫度測量 (發(fā)射 )電路， 一部分是溫度處理 (接收 )電路。即使電源在 515V 之間變化，其電流只是在 l A? 以下作微小變化。 ③軟件編程靈活，可采用 C 語言與匯編語言混合編程。 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 6 方案二：采用 PTR4000 作為無線收發(fā)模塊，它含有 CRC 硬件校驗，當 PTR4000接收到數(shù)據(jù)與攝制的本機地址一致且 CRC 效驗正確時，才把接收到的數(shù)據(jù)以中斷方式傳給 CPU，誤碼率低，與 PTR20xx 相比較，其可靠性高。驅(qū)動器輸出電平在 以下時為邏輯“ l，在 +“ O’’。迄今為止，至少有 35 家半導(dǎo)體廠商的微控制器進入中國市場。 PIC 系列微控制器硬件結(jié)構(gòu)特點 1． 精簡指令集計算機 (RISClikeReduced Instruction Set Computerlike)結(jié)構(gòu) Microchip 技術(shù)公司具有先進的類 RISC 結(jié)構(gòu)的 PIC 系列微控制器的簡潔性， 為 8陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 8 位微計算機市場設(shè)立了一種事實上的新的性能標準。最大限度地提高了每個內(nèi)部時鐘周期的效率。而在哈佛結(jié)構(gòu)的計算機中，指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開的。而在指令流水CPU 程序存儲 CPU 數(shù)據(jù)存儲 程序和數(shù)據(jù)存儲 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 9 線結(jié)構(gòu)中，取指和指令執(zhí)行在時間上是相互重疊的，所以才可能實現(xiàn)單周期指令。 設(shè)計師還可以用 PIC 微控制器， 通過對其編程來取代那些低檔的門陣列、 PLD、膠合 (G1ue Logic)邏輯和多芯片狀態(tài)機等設(shè)計來進一步開發(fā)其高性能價格比的 優(yōu)點，PIC 微控制器除了其價格優(yōu)勢外，設(shè)計師還可以得到多方面的可編程靈活性、強有力的控制器功能和節(jié) 約空間的諸多好處。這 4 種振蕩方式是： RC 型 — 低成本的 RC 振蕩器，XT 型一標準的石英晶體振蕩器， HS型一高速石英晶體振蕩器和 LP型 — 低功耗低頻石英晶體振蕩器。s SAR A／ D轉(zhuǎn)換器； (3)16 通道 16 位單斜率積 分 A／ D轉(zhuǎn)換器； (4)雙 5mV 典型偏置的比較器； (5)8 位 D／ A 轉(zhuǎn)換器； (6)內(nèi)部集成的溫度傳感器； (7)內(nèi)部集成的基準電壓源； (8)內(nèi)部集成的振蕩器； (9)32*4 點陣多路復(fù)用的 LCD 驅(qū)動器； (10)8／ 9位通用異步串行接收發(fā)送器 USART(串行通信接口 )； (11)用電池供電的實時時鐘； (12)雙 1 6 位 200ns 捕捉寄存器； (13)雙 1 6 位 200ns 比較輸出接口； (14)并行從動 (SLAVE)端口； (15)64 字節(jié) EEPROM 數(shù)據(jù)存儲器。精簡指令集，僅 35 條單字節(jié)指令，易學易用 雙向可獨立編程設(shè)置 I／ 0 引腳 flagsh 存儲器。四種可選振蕩方式 一低成本阻容： RC 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 12 一標準晶體／陶瓷： XT 一高速晶體／陶瓷： HS 一低頻晶體： LP 四、 CMOS 工藝特性 寄存器組可以分成兩大類：通用寄存器和專用寄存器。但對減法指令 SUBWF，減法運算結(jié)果產(chǎn)生借位時，該位被清零，而 無借位時被置 l。 (6)PAl、 PAO(D D5)(Program Page Preselect)程序存儲器頁面地址預(yù)選位，對不同型號的芯片它們的定義不一樣。 (5)D D6位 保留位未用 五、 間接尋址 INDF 和 FSR 寄存器 INDF 間 址寄存器不是一個物理寄存器，它被用來協(xié)同寄存器 FSR 實現(xiàn)間接尋址操作，實際有效地址是寄存器 FSR 的內(nèi)容。 (1)“ GOTO無條件轉(zhuǎn)移指令可以直接改變 PC 的低 9 位地址 (D8D0)值。 (4)如果任何一條指令中 PC 被作為目標操作數(shù)，那么計算的 8 位結(jié)果將被送入PC 的低 8 位， PC 的低 8 位， PC的第 9位將被清零。 二、 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7 所示，主要由 4部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 斜 坡 累 加 器計 數(shù) 器計 數(shù) 器低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器預(yù) 置預(yù) 置比 較溫 度 寄 存 器停 止增 加LSB置位/清O= 0= 0 圖 9溫度傳感器測量電路 DS18B20是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù) 陜西廣播電視大學機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 20 器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。 五、 CRC 發(fā)生器 DS18B20 中有 8 位 CRC 存儲在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中。移 入 8 位 CRC 會使移位寄存器