【文章內容簡介】 學院畢業(yè)設計（論文） 9 2. 主要特性： (1) 與 MCS51 兼容 。 (2) 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 。 (3) 壽命長： 1000 寫 /擦循環(huán) 。 (4) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 。 (5) 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz。 (6) 三級程序存儲器鎖定 。 (7) 128 8 位內部 RAM。 (8) 32 可編程 I/O 線 。 (9) 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 。 (10) 5 個中斷源 。 (11) 可編程串行通道 。 (12) 低功耗的閑置和掉電模式 。 (13) 片內振蕩器和時鐘電路 。 3. 管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口 ： P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每個管腳可吸收 8TTL門電流。當 P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻 抗 輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編 程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口用于外部程序存儲器或 16 位地洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位 地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是帶 8 個內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下表 31 所示 。 表 31 P3 口的一些特殊功能口 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中 斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（片外數(shù)據(jù)存儲器“寫選通控制”輸出） /RD（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀選通控制”輸出） RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令時 ，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 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H0FFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端 保持 高電平 （接 VCC 端） 時， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器 中的程序 。在 FLASH ROM 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部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時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。 DS18B20 的介紹 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，新的產(chǎn)品支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。 DS18B20 測量溫度范圍為 55℃ ~+125℃，在 10~+85℃范圍內，精度為 177?！?。 DS18B20 可以程序設定 9~12 位的分辨率，及用戶設定的報警溫度存儲在 E2PROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的引腳排列 如圖 32 所示， DS18B20 的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下： GND：接地端。 DQ：數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳，與 TTL 電平兼容。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 VDD：可接電源，也可接地。因為每只 DS18B20 都可以設置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時VDD 接地。 圖 32 DS18B20 引腳排列 DS18B20 內部結構 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 及配置寄存器。 DS18B20 內部結構圖如33 圖所示。 64位ROM和單片機接口高速緩存存 儲 器 與 控 制 單 元溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 圖 33 DS18B20 內部結構圖 1. 64 位 ROM。 64 位 ROM 是由廠家使用激光刻錄的一個 64 位二進制ROM 代碼，是該芯片的標識號，如表 32 所示。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 表 32 64 位 ROM 標識 8 位循環(huán)冗余檢驗 48 位序列號 8 位分類編號（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 開始 8 位表示產(chǎn)品分類編號，接著 48 位 是該 DS18B20 自身的 序列號 ，最后 8 位為前 56 位的 CRC 循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 2. 溫度傳感器。溫度傳感器是 DS18B20 的核心部分，該功能部件可完成對溫度的測量 。 通過軟件編程可將 55~125℃范圍內的溫度值按 9 位、10 位、 11 位、 12 位的分辨率進行量化，以上的分辨率都包括一個符號位，因此 對應的溫度量化值分別為 ℃、 ℃、 ℃、 ℃，即最高分辨率為 ℃。芯片出廠時默認為 12 位的轉換精度。當接收到溫度轉換命令后，開始轉換，轉換完成后的溫度以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式表示，存儲在高速緩存器 RAM 的第 0， 1 字節(jié)中，二進制數(shù)的前 5位是符號位。如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測得的數(shù)值乘上 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測得的數(shù)值需要取反加 1 再乘上 即可得到實際溫度。 溫度數(shù)據(jù)格式如表 33 所示。 表 33 溫度數(shù) 據(jù) 格式 LS Byte MS Byte 其中“ S”為符號位，對應的溫度計算：當符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表34 是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。 23 22 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 表 34 一部分 溫度對應值 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL和結構寄存器。 高速暫存 RAM 包含了 8 個連續(xù)字節(jié)，前 2 個字節(jié) 是 測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) 是 TH 和 TL 的易失性拷貝 ，第 5 個字節(jié)是結構 寄存器 的易失性拷貝 ， 這三個字節(jié)的內容在 每 一 次上電復位時被刷新。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。它的字節(jié)定義如表 35所 示。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 表 35 DS18B20 字節(jié)定義 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動， R1 和 R0 決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率，詳見表 36（ DS18B20 出廠時被設置為 12 位） 。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 表 36 DS18B20 分辨率設置 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉向時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 由表 36 可見，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。 3. 溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL DS18B20 依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進行存儲器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面 5 個 ROM 操作命令之一： (1) 讀 ROM。 (2) 匹