【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 外部 RAM 時(shí)， PSEN 無效。 ALE/PROG 低字節(jié)地址鎖存信號(hào) ALE(Address Latch Enable). 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 的下降沿將 P0口輸出的低 8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外， ALE 端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的 1/6，可用作外部定是脈沖 使用。但是注意，每次訪問外 RAM是要丟失一個(gè) ALE 脈沖。 電源線 VCC電源電壓輸入引腳。 GND電源地。 外部晶振引線 XTAL1片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 XTAL2片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，外接石英晶體和微調(diào)電路。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)，引腳 XTAL1 接收外振蕩器信號(hào)，XTAL2 懸空。 14 4 單片機(jī)外圍電路 數(shù)據(jù)采集電路 本設(shè)計(jì)采用 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)，它以 9 位數(shù)字量的形式反應(yīng)器件的溫度值。 DS18B20通過一個(gè)單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和 DS18B20之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。因?yàn)槊總€(gè) DS18B20 都要一個(gè)獨(dú)特的片序列號(hào)，所以多只DS18B20 可以同時(shí)連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測(cè)建筑物、儀器或機(jī)器的溫度以及過程檢測(cè)和控制等方面非常有用。 DS18B20 特性 獨(dú)特的單線接口，只需 1 個(gè)幾口引腳即可通信 多點(diǎn)（ multidrop）能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化 不需要外部原件 可用數(shù)據(jù)線供電 不需要備份電源 測(cè)量范圍從 55℃至 +125℃，增量值 ℃ .等效的華氏溫度范圍是 67℉至 257℉，增量值為 ℉ 以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 在 1 秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置 告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng) 引腳排列及功 能 15 圖 DS18B20引腳排列及封裝 如圖 41所示，各引腳說明如下 GND 地 DQ 數(shù)字輸入輸出 VDD 可選的 VDD NC 空引腳 DNC 不連接 表 41 詳細(xì)的引腳說明 引腳 8腳 SOIC 引腳 PR35 符號(hào) 說明 5 1 GND 地 4 2 DQ 單線應(yīng)用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳； 3 3 VDD 外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR35封裝或 8腳 SOIC封裝 , 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 16 圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 (1)64 b 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 : 8 b檢驗(yàn) CRC 48 b 序列號(hào) 8 b 工廠代碼（ 10H） 開始 8位是產(chǎn)品類型的編號(hào) , 接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào) , 共有 48位 , 最后 8 位是前 56位的 CRC校驗(yàn)碼 , 這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 (2)非易市失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL , 可通過軟件寫入 用戶報(bào)警上下限。 (3) 高速暫存存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2 RAM。后者用于存儲(chǔ) TH, TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM , 經(jīng)校驗(yàn)后再傳給 E2 RAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第 5個(gè)字節(jié) , 他的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率 ,DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下 : TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB LSB MSB LSB MSB LSB 17 低 5位一直都是 1, TM 是測(cè)試模式位 , 用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0, 用戶不要去改動(dòng) , R 1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù) , 即是來設(shè)置分辨率 , 如表 42所示 (DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位 ) 表 42 R1和 R0模式表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /mm 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 1 1 12位 由表 , 設(shè)定的分辨率越高 , 所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長(zhǎng)。因此 , 在實(shí)際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外 , 還有其他 8個(gè)字節(jié)組成 , 其分配如下所示。其中溫度信息 (第 1,2 字節(jié) )、 T H 和 T L 值第 3, 4 字節(jié)、第 6～ 8 字節(jié)未用 ,表現(xiàn)為全邏輯 1。 第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼 , 可用來保證通信正確。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后 , 開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶 符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 1, 2 字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù) , 讀取時(shí)低位在前 , 高位在后 , 數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如下： 18 表 43 部分溫度值 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 00000111 11010000 07D0H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFFFH 11111110 01101111 FE6FH 55 11111100 10010000 FC90H 對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算 : 當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí) , 直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 。 當(dāng)S=1 時(shí) , 先將補(bǔ)碼變換為原碼 ,再計(jì)算十進(jìn)制值。表 43是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后 , 就把測(cè)得的溫度值與 TH , TL 作比較 , 若 T TH 或 T TL , 則將該 器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位 , 并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此 , 可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。 (4) CRC 的產(chǎn)生在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)。主機(jī)根據(jù) ROM 的前 56 位來計(jì)算 CRC值 , 并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較 , 以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 , 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 , 用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1, 高溫 度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變 , 所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入 , 圖中還隱含著計(jì)數(shù)門 , 當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí) , DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù) , 進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定 , 每次測(cè)量前 ,首先將 55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器中 , 減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù) , 當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1, 減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入 , 減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn) 19 行計(jì)數(shù) , 如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí) , 停止溫度寄存器值的累加 , 此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。 圖 , 其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值 , 只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程 , 直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值 , 這就是 DS18B20 的測(cè)溫原理。 圖 DS18B20內(nèi) 部測(cè)溫電路原理框圖 另外 , 由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的 , 他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念 , 因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為 : 初始化 DS18B20 (發(fā)復(fù)位脈沖 ) →發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 鍵盤顯示電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法來設(shè)計(jì)，低電平有效。按鍵AN1， AN2， AN3的功能定義如表 44所示。按鍵 AN1與 ，采用外部中斷方式，并且優(yōu)先級(jí)定為最高； AN2和 AN3分別與 ，采用軟件查詢的斜率累加器 計(jì)數(shù)比較器 低溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置 減到 0 溫度寄存器 預(yù)置 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 2 高溫度系數(shù)振蕩器 增加 停止 20 方式。 表 44 按鍵功能 按鍵 鍵名 功能 AN1 功能轉(zhuǎn)換鍵 按鍵按下（ L1亮）時(shí)，顯示溫度設(shè)定值；按鍵升起（ L1不亮）時(shí)，顯示當(dāng)前溫度值 AN2 加 1鍵 設(shè)定溫度逐次加 1 AN3 減 1鍵 設(shè)定溫度逐次減 1 顯示電路設(shè)計(jì) 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 15 J un 2 00 8 S he e t o f F i l e : D : \ P r o gr a m F i l e s \ pr o t e l 99 \ m y 的 .D D B D r a w n B y :P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9R X D / P 3 .010T X D / P 3 .111I N T 0/ P 3 .212I N T 1/ P 3 .313T 0/ P 14T 1/ P 15W R / P 16R D / P 17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 7/ A D 732P 0. 6/ A D 633P 0. 5/ A D 534P 0. 4/ A D 435P 0. 3/ A D 336P 0. 2/ A D 237P 0. 1/ A D 138P 0. 0/ A D 039V C C40A T 89 C 5 1R7R6C2R 14V C CP 3. 2P 3. 5個(gè)位 十位R1 R2 R3 R4 R5 R8 R9 R 11 R 13 R 23 R 24 R 25P N P P N PV C CabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgQ1abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgQ2 圖 數(shù)碼管顯示電路 21 該顯示模塊 采用兩個(gè) LED數(shù)碼管并連與單片機(jī)連接， 動(dòng)態(tài)顯示 溫度的十位與個(gè)位數(shù)字 ， 如圖 ， P0口是送字符的， 來位選數(shù)碼管的 ，分別控制十位、個(gè)位數(shù)碼管。當(dāng) ，其對(duì)應(yīng)所連接的發(fā)光二極管發(fā)亮。 單片機(jī)一上電，這兩個(gè)數(shù)碼管等待 DS18B20發(fā)送程序命令，決定顯示與否，顯示實(shí)際溫度或設(shè)定溫度。 這種動(dòng)態(tài) LED顯示接口由于所有數(shù)碼管公用同一個(gè)段碼輸出口，分時(shí)輪流通電，從而大大簡(jiǎn)化了硬件線路，降低了成本。 語(yǔ)音播報(bào)電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī) AT89C51 通過與語(yǔ)音芯片 ISD4004 和揚(yáng)聲器連接實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能。 ISD 系列語(yǔ)音芯片是美國(guó) ISD 公司推出的產(chǎn)品。該系列語(yǔ)音芯片采