【文章內(nèi)容簡介】 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 不變的頻率周期 輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA /VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定 為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路 的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 復(fù)位電路 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。5%，即 ～ 。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器 穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 目前為止，單片機復(fù)位電路主要有四種類型：（ 1）微分型復(fù)位電路；（ 2）積分型復(fù)位電路；（ 3） 比較器型復(fù)位電路；（ 4）看門狗型復(fù)位電路 。 電路圖如下： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 34 復(fù)位電路 圖 35時鐘電路 震蕩電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振 （電路圖如圖 35）。 由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶 振的兩端并聯(lián)上合適的電容它 就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。 一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請注意一般 IC的引腳都有等效 輸入電 容，這個不能忽略。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 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。 此 外， AT89C51設(shè)有穩(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，定時器，計 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，禁止所有其它芯片功能。 顯 示單元部分 顯示部分主要由 40個貼片發(fā)光二極管和三個 9013三極管組成。 LED 特性 導(dǎo)體發(fā)光二極管 (LED)作為第三代半導(dǎo)體照明光源。這種產(chǎn)品具有很多夢幻般優(yōu)點： (1)光效率高：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達到 80%90%。而光效差不多的白熾燈可見光效率僅為 10%20%。 (2)光線質(zhì)量高：由于光譜中沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，屬于典型 的綠色照明光源。 (3)能耗?。簡误w功率一般在 ，通過集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費很少。以其作為光 源，在同樣亮度下耗電量 僅為普通白熾燈的1/81/10。 (4)壽命長：光通量衰減到 70%的標(biāo)準(zhǔn)壽命是 10 萬小時。一個半導(dǎo)體燈正常情況下可以使用 50 年，即使長命百歲的人，一 生最多也就用 2 只燈。 (5)可靠耐用：沒有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，非正常報廢率很小，維護費用極為低廉。 (6)應(yīng)用靈活：體積小，可以平面封裝，易 開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，做成點、線、面各種形式的具體應(yīng)用產(chǎn)品。 (7)安全：單位工作電壓大致在 之間，工作電流在 2070mA 之間。 (8) 綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒有污染，不 像熒光燈一樣含有汞成分。 (9)響應(yīng)時間短：適應(yīng)頻繁開關(guān)以及高頻運作的場合。 9013 三極管的特性及相關(guān)參數(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 C9013 NPN 三極管 相關(guān)參數(shù)如下： 集電極 發(fā)射極電壓 25V 集電極 基電壓 45V 射極 基極電壓 5V 集電極電流 耗散功率 貯存溫 TSTG 55150 ℃ 封裝形式常見的為 TO92 型 測溫部分 測溫模塊 本設(shè)計的測溫元件采用的是 DS18B20 測溫元件 ,DS18B20 是由 DALLAS(達拉斯 )公司生產(chǎn)的一種溫度傳感器。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得 DS18B20 很受歡迎。這 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。 DS18B20 數(shù)字溫度計提供 9 位 (二進制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20送出，因此從單片機到 DS18B20僅需一條線連接即可。它可在 1 秒鐘 (典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字 。 DS18B20 的主要特征有以下幾點 ?? 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出； ????? 先進的單總線數(shù)據(jù)通信； ????? 最高 12位分辨率，精度可達土 ℃； ???? 12位分辨率時的最大工作周期為 750毫秒； ????? 可選擇寄生工作方式； ????? 檢測溫度范圍為 – 55℃ —— +125℃； ????? 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能； ???? 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接； ????? 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20 芯片有 3 個引腳 : GND 為電壓地直接接地； DQ 為單數(shù)據(jù)總線用來與單片機相連接 ,本系統(tǒng)中 DQ 與單片機 接口連接 ,僅此一個連接就能保證DS18B20 與單片機之間的數(shù)據(jù)交換； VDD 引腳接電源電壓。 DS18B20 的工作原理 DS18B20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源 ,分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前 8位是單線系列編碼（ DS18B20的編碼是 19H），后面 48位是芯片唯一的序列號，最后 8位 是以上 56的位的 CRC碼（冗余校驗）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。 DS18B20共 64位 ROM， RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20共 9個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8位。第 2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復(fù)位時其值將被刷新。第 5個字節(jié)則是用戶第 3個 EEPROM的鏡像。第 8個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第 9個字節(jié)為前 8個字節(jié)的 CRC碼。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)， DS18B20共 3位 EEPROM，并在 RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。我們在每一次讀溫度之前都必須進行復(fù)雜的且精準(zhǔn)時序的處理，因為 DS18B20的硬件簡單結(jié)果就會導(dǎo)致軟件的巨大開消。 溫度采集 通過 DS18B20單線總線的所有執(zhí)行處理都從一個初始化序列開始。初始化序列包括一個由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和隨后由從機發(fā)出的存在脈沖： 復(fù)位：首先我們必須對 DS18B20芯片進行復(fù)位， 復(fù)位就是由控制器（單片機）給 DS18B20單總線至少 480uS的低電平信號。當(dāng) 18B20接到此復(fù)位信號后則會在15~60uS后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在 15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個 60~240uS的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與 18B20間的數(shù)據(jù)通信。 控制器發(fā)送 ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進行交流了， ROM指令共有 5條，每一個工作周期只能發(fā)一條， ROM指令分 別是讀 ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。各自功能如下： Read ROM（讀 ROM） [33H] （方括號中的為 16進制的命令字） 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20的 64位 ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個DS18B20的時候才可以使用此指令。 Match ROM（指定匹配芯片） [55H] 這個指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了 64位序列號，當(dāng)總線 上有多只 DS18B20時，只有與控制發(fā)出的序列號相同的芯片才能做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適合單芯片和多芯片掛 接。 Skip ROM（跳躍 ROM指令） [CCH] 這條指令使芯片不對 ROM編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯誤出現(xiàn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 計算機信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 Search ROM（搜索芯片） [F0H] 在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時用排除法識別所有器件的 64位 ROM。 Alarm Search（報警芯片搜索） [ECH] 在多芯片掛接的情況下，報警芯片搜索指令只對附合溫度高于 TH或小于 TL報警條件的芯片做出反應(yīng)。只 要芯片不掉電，報警狀態(tài)將被保持，直到再一次測得溫度值達不到報警條件為止。 ROM指令為 8位長度，功能是對片內(nèi)的 64位光刻 ROM進行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的 ID號來區(qū)別，一般只掛接單個 18B20芯片時可以跳過 ROM指令（注意：此處指的跳過 ROM指令并非不發(fā)送 ROM指令，而是用特有的一條 “ 跳過指令 ” ）。 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在 ROM指令發(fā)送給 18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指 令了。操作指令同樣為 8位，共 6條，存儲器操作指令分別是寫 RAM數(shù)據(jù)、讀 RAM數(shù)據(jù)、將 RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM中的報警值復(fù)制到 RAM、工作方式切換。 Write Scratchpad （向 RAM中寫數(shù)據(jù)） [4EH]：這是向 RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)將會被存到地址 2（報警 RAM之 TH）和地址 3（報警 RAM之 TL）。寫入過程中可以用復(fù)位信號中止寫入。 Read Scratchpad （從 RAM中讀數(shù)據(jù)） [BEH]：此指令將從 RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址 0開始，一直可以讀到地址 9，完成整個 RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時間。 Copy Scratchpad （將 RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM中） [48H]：此指令將 RAM中的數(shù)據(jù)存入 EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于 EEPROM儲存處理，當(dāng)控制器發(fā)