【文章內(nèi)容簡介】 第 頁 12 當(dāng)主機(jī)總線 t o 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫時(shí)間隙見圖 和圖。從 to 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DSl820 在 t o后1560us 間對總線采樣。若低電平，寫入的位是 0。見圖 。若高電平寫入的位是 1 見圖 。連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。 ③讀時(shí)間隙 見圖 ，主機(jī)總線 to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平 l us。之后在 t1 時(shí)刻將總線 拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t 2 時(shí)刻前有效， t 2 距 to 為 15us。也就是說 t 2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位，并在 t o 后的60us 一 120us 內(nèi)釋放總線，讀位子程序 (讀得的位到 C中 )。 圖 讀時(shí)序 DSl820 多路測量簡介 第 頁 13 圖 DSl820原理框圖 每一片 DSl820 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號，出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中，主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須逐一接入 DS18B20 用讀 ROM(33H)命令將該DS18B20 的序列號讀出并登錄。當(dāng)主機(jī)需要對眾多在線 DS18B20 的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)，首先要發(fā)出匹配 ROM 命令 (55H)，緊接著主機(jī)提供 64 位序列 (包括該DS18B20 的 48 位序列號 )。之后的操作就是針對該 DS18B20 的。而所謂跳過 ROM命令即： MOV A,0CCH。 圖 中先有跳過 ROM，即是啟動(dòng)所有 DS18B20 進(jìn)行溫度變換，之后通過匹配 ROM 再逐一地讀回每個(gè) DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)。在 DS18B20 組成的測溫系統(tǒng)中，主機(jī)在發(fā)出跳過 ROM 命令之后，再發(fā)出統(tǒng)一的溫度轉(zhuǎn)換啟動(dòng)碼 44H，就可以實(shí) 現(xiàn)所有 DS18B20 的統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過 1s 后，就可以用很少的時(shí)間去逐一讀取。這種方式使其 T 值往往小于傳統(tǒng)方式。（由于采取公用的放大電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器只能逐一轉(zhuǎn)換）。顯然通道數(shù)越多，這種省時(shí)效應(yīng)就越明顯。 DS1820 使用中注意事項(xiàng) DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn) ,但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償 ,由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 ,因此 ,在對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí) ,必須嚴(yán)格的保證讀寫初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設(shè)置 1820 個(gè)數(shù) 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區(qū)指針 增 1 初始化 b1=0? 否 是 第 頁 14 時(shí) 序 ,否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí) ,對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 (2)在 DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820數(shù)量問題 ,容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820,在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820 超過 8 個(gè)時(shí) ,就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題 ,這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 (3)連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。試驗(yàn)中 ,當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時(shí) ,讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng) 將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí) ,正常通訊距離可達(dá) 150m,當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí) ,正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此 ,在用 DS1820 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 (4)在 DS1820 測溫程序設(shè)計(jì)中 ,向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后 ,程序總要等待 DS1820的返回信號 ,一旦某個(gè) DS1820接觸不好或斷線 ,當(dāng)程序讀該 DS1820時(shí) ,將沒有返回信號 ,程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì) 時(shí)也要給予一定的重視。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線 ,其中一對線接地線與信號線 ,另一組接 VCC 和地線 ,屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 穩(wěn)壓電源 7805 7805 管腳圖 如圖 所示： 各部分電路說明 單片機(jī)控制部分 在本設(shè)計(jì)中，采用了 AT89C51 單片機(jī)作為本電路的核心電路的設(shè)計(jì)。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易圖 第 頁 15 失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 （ 1） 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 的 反向放大器的輸入和輸出。 該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 （ 2）單片機(jī) 芯片 的 擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí) 行。 AT89C51 的 穩(wěn)態(tài)邏輯可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 （ 3）單片機(jī)的時(shí)鐘電路 圖 AT89C1 單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反向放大器，引線 XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路。 AT89C51 的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘電方式和外部時(shí)鐘方式。由于外部時(shí)鐘方式用于多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，所以此處選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。即利用其內(nèi)部的振蕩電路在 XTAL1和 XTAL2引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。最常用的是在 XTAL1 和 XTAL2 之間接晶體振蕩器與電路構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖 電路所示為單片機(jī)最常用的時(shí)鐘振蕩電路的接法，其中晶振可選用振蕩頻率為 6MHz的石英晶體，電容器一般選擇 30PF左右。 第 頁 16 （ 4）單片機(jī)的復(fù)位電路 本設(shè)計(jì)中 AT89C51 是采用上電 自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。最簡單的復(fù)位電路如圖 所示。上電瞬間， RC電路充電， RST 引線端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST端保持 10ms 以上的高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。其中 R1 和 R2 分別選擇200Ω和 1KΩ的電阻，電容器一般選擇 22μ F。 （ 5） AT89C51 的最小應(yīng)用系統(tǒng) AT89C51 是片內(nèi)有程序存儲器的單片機(jī)，要構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)只要將單片機(jī)接上外部的晶體或時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖 所示。這樣構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠，其特點(diǎn)是沒有外部擴(kuò)展，有可供用戶使用的大量的 I∕ O 線。 圖 AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的最小系 傳感器數(shù)據(jù)采集電路 傳感器數(shù)據(jù)采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路。DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，如圖 所示，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2腳作為信號線， 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 管來完成對總線的上拉。當(dāng) DS18B20處于寫存儲器操作 和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。由于單線制只有一根線，圖 AT89C51 的復(fù)位電路 第 頁 17 因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。考慮到實(shí)際應(yīng)用中寄生電源供電方式適應(yīng)能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機(jī)的 口。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 9 J u n 2 0 06 S he e t o f F i l e : H : \我的設(shè)計(jì) \溫度計(jì) . d db D