【文章內(nèi)容簡介】 單總線測控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示。主要包括：寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM 和單總線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器RAM、用于存儲用戶設(shè)定溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器、存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器等七部分。 圖33 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20內(nèi)部存儲器由ROM、RAM和E2ROM組成。其中，ROM 由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，共分為8個(gè)字節(jié)，字節(jié)0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號28H，字節(jié)1～字節(jié)6的內(nèi)容是48位器件序列號，字節(jié)7是ROM前56位的CRC校驗(yàn)碼。由于64位ROM 碼具有唯一性，在使用時(shí)作為該器件的地址，通過讀ROM命令可以將它讀出來。RAM是由9個(gè)字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫E2ROM組成。其中字節(jié)0、1存儲當(dāng)前溫度，字節(jié)3存儲上、下限報(bào)警溫度TH和TL，字節(jié)4是配置寄存器，字節(jié)8是RAM前64位的CRC校驗(yàn)碼。RAM 中EEROM用于存儲TH、TL和配置寄存器的值。數(shù)據(jù)先寫人RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給E2ROM。通過DS18B20功能命令對RAM進(jìn)行操作。DS18B20的溫度測量范圍是一55℃ ～+125℃ ，分辨率的默認(rèn)值12位。檢測溫度由兩個(gè)字節(jié)組成，字節(jié)1的高5位s代表符號位，字節(jié)0的低四位是小數(shù)部分，中間7位是整數(shù)部分；字節(jié)4是配置寄存器控制字的格式，當(dāng)R1R0的值為00B、01B、10B、llB時(shí)，對應(yīng)的分辨率為112位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為93ms、187ms、375ms、750ms。當(dāng)主機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令(44H)時(shí)，便啟動(dòng)了溫度轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長750mS。主機(jī)通過讀暫存器功能命令(BEH)，將溫度值讀出。通過寫暫存器功能命令，改變分辨率的設(shè)置。DS18B20有兩種供電方式：3．0V～5．5V的電源供電方式和寄生電源供電方式(直接從數(shù)據(jù)線獲取電源)。電源檢測電路用于判定供電方式。 DS18B20的通信協(xié)議數(shù)字式溫度傳感器和模擬傳感器最大的區(qū)別，是將溫度信號直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然后通過串行通信的方式輸出。因此掌握DS18B20的通信協(xié)議是使用該器件的關(guān)鍵。所有的DS18B20器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖；寫“0”、寫“1”時(shí)隙；讀“0”、和讀“1”時(shí)隙。與DS18B20的通信，是通過操作時(shí)隙完成單總線上的數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時(shí)，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。每個(gè)通信周期起始于微控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖，其后緊跟DS18B20發(fā)出的應(yīng)答脈沖，在寫時(shí)隙期間，主機(jī)向DS18B20器件寫入數(shù)據(jù)，而在讀時(shí)隙期間，主機(jī)讀入來自DS18B20的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)隙總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)將單總線DO從邏輯高(空閑狀態(tài))拉為邏輯低時(shí)，即啟動(dòng)一個(gè)寫時(shí)隙。．s內(nèi)完成，且在每個(gè)循環(huán)之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。在寫0時(shí)隙期間，微控制器在整個(gè)時(shí)隙中將總線拉低；而寫1時(shí)隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時(shí)隙起始后15p．s之內(nèi)釋放總線。 DS18B20的存儲特性DS18B20內(nèi)部存儲器由ROM、RAM和E2ROM組成。其中，ROM 由64位二進(jìn)制數(shù)字組成，共分為8個(gè)字節(jié)，字節(jié)0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號28H，字節(jié)1～字節(jié)6的內(nèi)容是48位器件序列號，字節(jié)7是ROM前56位的CRC校驗(yàn)碼。由于64位ROM 碼具有唯一性，在使用時(shí)作為該器件的地址，通過讀ROM命令可以將它讀出來。表 31 存儲特性表字節(jié)ROMRAM其他0產(chǎn)品代號(28H)溫度低8位148位溫度高8位E2ROM2器件序號THTH3TLTL4配置寄存器配置寄存器5—6保留7CRC保留8CRCRAM是由9個(gè)字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫E2ROM組成。其中字節(jié)0、1存儲當(dāng)前溫度，字節(jié)3存儲上、下限報(bào)警溫度TH和TL，字節(jié)4是配置寄存器，字節(jié)8是RAM前64位的CRC校驗(yàn)碼。RAM 中EEROM用于存儲TH、TL和配置寄存器的值。數(shù)據(jù)先寫人RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給E2ROM。通過DS18B20功能命令對RAM進(jìn)行操作。表 32 溫度存儲格式與配置寄存器控制字格 溫度傳感模塊連接圖AT89S51P34~P35DS18B02 DQ圖 34溫度傳感模塊連接圖 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊的核心是AT89S51芯片，單片機(jī)AT89S51給執(zhí)行器模塊輸出高、低電平實(shí)現(xiàn)溫度控制，并且，可以把傳感器的采樣溫度值顯示在數(shù)碼管上。 AT89S51芯片簡介 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號一樣，每一個(gè)存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。 今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢，將是進(jìn)一步向多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、存儲容量擴(kuò)大和增強(qiáng)I/O功能及結(jié)構(gòu)兼容等方面發(fā)展。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash 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)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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。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。 AT89S51功能特性描述AT89S51的引腳有40個(gè)引腳，與MCS51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器可進(jìn)行1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可保留10年，全靜態(tài)工作頻率0Hz24Hz， 三級程序存儲器鎖定，128 Bytes位內(nèi)部RAM，32個(gè)雙向輸入可編程I/O口，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)，5個(gè)中斷源 ，以及可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。另外，AT89S51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。性能如下：為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）內(nèi)部程式存儲器（ROM）為 4KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B外部程序存儲器可擴(kuò)充至 64KB外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至 64KB