【文章內(nèi)容簡介】 是主機先發(fā)低電平，然后在 15us內(nèi)檢測連接DS18B20的數(shù)據(jù)線的引腳，從而讀得相應(yīng)值。 19 4 電路的設(shè)計 本 章分析了分布式溫度采集系統(tǒng)的各主要功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)，具體包括溫度測量電路模塊和串口通信電路模塊。 溫度測量電路的設(shè)計 溫度測量采用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳 感器。由 DS18B20 構(gòu)成的智能溫度測量裝置由三部分組成： DS18B20 溫度傳感器、 ATMAGE1顯示模塊。產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)： ① 測量范圍： 55℃ ～ +125℃ ， ② 測量精度：℃ ， ③ 反應(yīng)時間 ≤500ms。為了達到更高的精度，則在對 DSl8B20測溫原理進行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀取 DSl8B20內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DSl8B20 的測溫分辨率提高到 ℃ ～ ℃ ， DSl8B20內(nèi)部暫存寄存器的分布如表 41所列，其中第 7字節(jié)存放的是當(dāng)溫度寄存器停止增值時計數(shù)器 l的計數(shù)剩余值，第 8字 節(jié)存放的是每度所對應(yīng)的計數(shù)值。這樣，就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果。 表 41 DS18B20內(nèi)部暫存器 序號 寄存器名稱 作用 序號 寄存器名稱 0 溫度低字節(jié) 以 16 位補碼形式存放 5 保存字節(jié) 2 1 溫度高字節(jié) 6 計數(shù)器余值 2 TH/用戶字節(jié) 1 存放溫度上限 7 計數(shù)器 /℃ 3 HL/用戶字節(jié) 2 存放溫度下限 8 CRC 基于 DS18B20的溫度測量裝置電路圖如圖 ： 20 圖 溫度測量電路 溫度傳感器 DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù) 字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)），傳感器可置于離裝置 150米以內(nèi)的任何地方，輸出腳 I/O直接與單片機的 相連， R1為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。 ATMAGE16 是整個裝置的控制核心， ATMAGE16內(nèi)帶 1K字節(jié)的FlashROM,用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽數(shù)碼管和 4個 9012組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器控制程序是按照 DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。 串口通信電路的設(shè)計 為 了增加單片機多機通信的距離，該部分電路采用 RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，通信距離可以達到 15米；如果采用 RS422 或是 RS485 接口，通信距離會更遠。多機通信接口原理圖見圖 1 。在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用的是 RS232 電平，提高了抗干擾能力。需要在主機串行接口和從機串行接口進行電平轉(zhuǎn)換：TTLRS232TTL。這都是用 MAX232 接口芯片實現(xiàn)的，具體的電路如圖 所示。 21 圖 TTLRS232TTL 電平轉(zhuǎn)換電路 22 通信電路是本設(shè)計的重要組成部分 ,負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的上傳。包括單片機多機串 口通信電路 ,PC 機與 ATMAGE16的串口通信電路。其中主單片機 ATMAGE16既要和從機通信 ,還要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到 PC機上。而 ATMAGE16 單片機只有一個串行通信口，這就需要用硬件或是軟件擴展一個串行通信口。本設(shè)計采用一種用單片機普通 I/O口和相應(yīng)軟件實現(xiàn)串行通信的方法。 23 5 分布式溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)字式傳感器一般采用單總線技術(shù) (1WIREBUS），即在單片機或計算機接口中只用一根導(dǎo)線（輸入 / 輸出信號線），美國 Dallas公司最新推出的 1WireBus數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，與傳統(tǒng)的溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 和 750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化為 9 位和 12位的數(shù)字量，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ ；為實現(xiàn)與 PC機串口長距離數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)采用了 RS232 串行接口，通信距離可以達到 15m，如果采用 RS422或 RS485串行接口可以達到 1000m。串口通信由 PC機與單片機的通信和單片機多機通信組成，每個從機負(fù)責(zé)溫度的測量然后通過多機通信把溫 度數(shù)據(jù)發(fā)送到主單片機上，最后 PC機通過 VB程序控制串口把主單片機上的所有溫度數(shù)據(jù)收集起來。系統(tǒng)框圖如圖 示。 24 圖 系統(tǒng)框圖 25 6 ICCAVR 制作環(huán)境及介紹 本章介紹了 ICCAVR的制作環(huán)境， ICCAVR 中的文件類型及其文件的擴展名、附注和擴充 ，并介紹了 IAR 或其它 ANSI C 編譯系統(tǒng)的代碼轉(zhuǎn)換。 ICCAVR 介紹 本節(jié)主要介紹了 ICCAVR 文件的基本特點、類型、擴展名等。 ImageCraft 的 ICCAVR 介紹 ImageCraft 的 ICCAVR 是一種使用符合 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的 C 語言來開發(fā)微控制器 (MCU)程序的一個工具 ,它有以下幾個主要特點 : ICCAVR 是一個綜合了編輯器和工程管理器的集成工作環(huán)境（ IDE），其可在 WINDOWS9X/NT 下工作。 源文件全部被組織到工程之中，文件的編輯和工程的構(gòu)筑也在這個環(huán)境中完成。編譯錯誤顯示在狀態(tài)窗口中，并且當(dāng)你用鼠標(biāo)單擊編譯錯誤時，光標(biāo)會自動跳轉(zhuǎn)到編輯窗口中引起錯誤的那一行。這個工程管理器還能直接產(chǎn)生您希望得到的可以直接使用的 INTEL HEX 格式文件， INTEL HEX 格式文件可被大多數(shù)的 編程器所支持，用于下載程序到芯片中去。 ICCAVR 是一個 32 位的程序，支持長文件名。 本論文并不介紹通用的 C 語言語法知識，僅介紹使用 ICC AVR 所必須具備的知識。 ICCAVR 中的文件類型及其擴展名 文件類型是由它們的擴展名決定的， IDE 和編譯器可以使用以下幾種類型的文件。 輸入文件： .c 擴展名 表示是 C 語言源文件 .s 擴展名 表示是匯編語言源文件 26 .h 擴展名 表示是 C 語言的頭文件 .prj 擴展名 表示是工程文件，這個文件保存由 IDE 所 創(chuàng)建和修改的一個工程的有 關(guān)信息。 .a 擴展名 庫文件，它可以由幾個庫封裝在一起。 是一個包含了標(biāo)準(zhǔn) C 的庫和 AVR 特殊程序調(diào)用的基本庫。如果庫被引用，鏈接器會將其鏈接到您的模塊或文件中。您也可以創(chuàng)建或修改一個符合你需要的庫。 輸出文件 .s 對應(yīng)每個 C 語言源文件，由編譯器在編譯時產(chǎn)生的匯編輸出文件。 .o 由匯編文件匯編產(chǎn)生的目標(biāo)文件，多個目標(biāo)文件可以鏈接成一個可執(zhí)行文件。 .hex INTEL HEX 格式文件，其中包含了程序的機器代碼。 .eep INTEL HEX 格 式文件，包含了 EEPROM 的初始化數(shù)據(jù)。 .cof COFF 格式輸出文件，用于在 ATMEL 的 AvrStudio 環(huán)境下進行程序調(diào)試。 .lst 列表文件，在這個文件中列舉出了目標(biāo)代碼對應(yīng)的最終地址。 .mp 內(nèi)存映象文件 它包含了您程序中有關(guān)符號及其所占內(nèi)存大小的信息 .cmd NoICE 調(diào)試命令文件。 .noi NoICE 調(diào)試命令文件。 .dbg ImageCraft 調(diào)試命令文件。 附注和擴充 pragma （編譯附注） 這個編譯器接受以下附注： pragma interrupt_handler func1:vector number func2:vector ... 27 這個附注必須在函數(shù)之前定義，它說明函數(shù) func func2 是中斷操作函數(shù)，所以編譯器在中斷操作函數(shù)中生成中斷返回指令 reti 來代替普通返回指令 ret ，并且保存和恢復(fù)函數(shù)所使用的全部寄存器；同樣編譯器根據(jù)中斷向量號 vector number 生成中斷向量地址。 pragma ctask func1 func2... 這個附注指定了函數(shù)不生成揮發(fā)寄存器來保存和恢復(fù) 代碼，它的典型應(yīng)用是在 RTOS實時操作系統(tǒng)中讓 RTOS 核直接管理寄存器。 pragma text:name 改變代碼段名稱，使其與命令行選項相適應(yīng)。 pragma data:data 改變數(shù)據(jù)段名稱，使其與命令行選項相適應(yīng)。這個附注在分配全局變量至 EEPROM中時必須被使用。 pragma abs_address:address 函數(shù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)不使用浮動定位（重定位），而是從 address開始分配絕對地址。這在訪問中斷向量和其它硬件項目時特別有用。 pragma end_abs_address 結(jié)束絕對定位，使目標(biāo)程序使用正常浮動定位。 C++ 注釋 如果你選擇了編譯擴充 (ProjectOptionsCompiler)，你可以在你的源代碼中使用 C ++的 // 類型的注釋。 二進制常數(shù) 如果你選擇了編譯擴充 (ProjectOptionsCompiler)，你可以使用0b1|0* 來指定二進制常數(shù)，例如 0b10101 等于十進制數(shù) 21。 在線匯編 你可以使用 asm(string)函數(shù)來指定在線匯編代碼。 代碼轉(zhuǎn)換 28 IAR 或其它 ANSI C 編譯 系統(tǒng)的代碼轉(zhuǎn)換 IAR C 編譯器作為應(yīng)用于 AVR 的第一個 C 編譯器，它有十分豐富的源代碼。當(dāng)你從 IAR編譯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到 ImageCraft 編譯系統(tǒng)時，絕大多數(shù)符合 ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的程序代碼不需要轉(zhuǎn)換， IAR C 中 IO 寄存器的定義與ICCAVR 也是相同的。 中斷操作描述， ICCAVR 使用 pragma 附注描述中斷操作函數(shù)，而 IAR 引入了語法擴充（ interrupt 關(guān)鍵字），下面是一個對照： 在 ICCAVR 中： pragma interrupt_handler func:4 // 4 是這 個中斷的向量號， func 為中斷處理函數(shù)名稱， ICCAVR 可以使多個中斷向量共用一個中斷處理函數(shù)。 在 IAR 中： interrupt [vector_name] func() // vector_name 是某一個中斷向量的名稱， IAR C 的中斷向量地址使用中斷名稱來代替，以增加程序的可讀性。 擴充關(guān)鍵字 IAR 引入 flash 關(guān)鍵字將項目分配進入程序存貯空間（ FLASH 存貯器）， ICCAVR 使用 const 關(guān)鍵字來達到相同的目的。 過程調(diào)用轉(zhuǎn)換 在兩個編譯系統(tǒng)之間函數(shù)參數(shù)傳遞使用的寄存器是 不同的，這僅影響手工寫的匯編函數(shù)。 在線匯編、宏等， IAR 不支持在線匯編符號，而 ICCAVR 支持在線匯編。 ICCAVR 向?qū)? 自你啟動 IDE 后，首先從 Project 菜單系統(tǒng)選擇 Open 命令，進入\icc\ 目錄并且選擇并打開 “l(fā)ed”工程，工程管理器顯示在這個工程中只有一個文件 。 然后從 Project 菜單中選擇 Options 命令打開工 29 程編譯選項，在 Target標(biāo)號下選擇目標(biāo)處理器。然后從 Project 菜單中選擇 Make Project 命令 ， IDE 將調(diào)用編譯器編譯這個工程文件，并且在狀態(tài)窗口中顯示所有的信息。 ICCAVR 的 IDE 環(huán)境 編譯一個單獨的文件 正常建立一個輸出文件的次序是，你首先應(yīng)該建立一個工程文件并且定義屬于這個工程的所有文件。然而，我們有時也需要將一個文件單獨地編譯為目標(biāo)文件或最終的輸出文件。這時可以這樣操作：從 IDE 菜單“File” 中選擇 “Compile File...”命令，來執(zhí)行 “to Object”和 “to Output”中的任意一個。當(dāng)你調(diào)用這個命令時，文件應(yīng)該是打開的并且在編輯窗口 中可以編輯的。 編譯一個文件為目標(biāo)文件（ to Object），對檢查語法錯誤和編譯一個新的啟動文件是很有用的。編譯一個文件為輸出文件（ to Output），對較小的并且是一個文件的程序較為有用。 創(chuàng)建一個新的工程 為創(chuàng)建一個新的工程，從菜單 “Project”中選擇 “New”命令， IDE 會彈出一個對話框，在對話框中你可以指定工程的名稱，這也是你的輸出文件的名稱。如果你使用一些已經(jīng)建立的源文件，你可在菜單 “Project”中選擇“AddFile(s) ”命令。 另外，你可以在菜單 “File”中選 擇 “New”命令來建立一個新的源文件來輸入你的代碼，你可以在菜單 “File”中選擇 “Save”或 “Save As”命令來保存文件。然后你可以象上面所述調(diào)用 “AddFile(s)”命令將文件加入到工程中，也可在當(dāng)前編輯窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵選擇 “Add to Project”將文件加入已打開的工程列表中。通常你輸出源文件在工程同一個目錄中，但也可不作這樣要求。 工程的編譯選項使用菜單中 “Project”中的 “Options”命令。 30 工程管理 工程管理允許你將多個文件組織進同一個工程，而且定義它們 的編譯選項，這個特性允許你將工程分解成許多小的模塊。當(dāng)你處理工程構(gòu)筑時，只有一個文件被修改和重新編譯，如果一個頭文件作了修改，當(dāng)你編譯包含這個頭文件的源文件時， IDE 會自動重新編譯已經(jīng)改變的頭文件。 一個源文件可以寫成 C 或匯編格式的任意一種。 C 文件必