【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18BDS1822 的特性DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為177?！??？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為177。2℃，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS18B20開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下：DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。其中DS18B20暫寸寄存器分布如下表31所示：表31 DS18B20暫存器內(nèi)容地址分布表寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度最低數(shù)字位0溫度最高數(shù)字位1高溫限值2低溫限值3保留4保留5記數(shù)剩余值6每度記數(shù)值7CRC校檢8DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)。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E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 該字節(jié)各位的意義:“TM R1 R0 1 1 1 1 1”，低五位一直都是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)，DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位。R1和R0用來設(shè)置分辨率，根據(jù)R1與R0取0還是取1的不同組合情況，分辨率也相應(yīng)變化，而且對(duì)應(yīng)的溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間也不同。其分辨率設(shè)置表如下表32所示：表32 分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位0110位1011位375ms0112位750ms據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。ROM指令共有5條，每一個(gè)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(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)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”）。在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)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(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。最后將具體的指令代碼和功能列出，如下表33所示：表33 指令代碼和功能指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼（64位地址）符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與編碼相對(duì)應(yīng)的DS18B20使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備。搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上的DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各個(gè)器件作好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換溫度，適用單片機(jī)工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或下限時(shí)單片機(jī)作出反應(yīng)。溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長500ms，結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀寄存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容。寫寄存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)上寫上，下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制寄存器48H將內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EPRAM中。復(fù)制EPRAM0B8H將EPRAM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM的第3，4字節(jié)。讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時(shí)DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”。表33 指令代碼和功能 DS18B20的工作原理DS18B20的測(cè)溫原理如圖34所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。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。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)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計(jì)數(shù)器1 的預(yù)置將重新被裝入，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)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(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。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。增加停止斜率累加器預(yù)置記數(shù)比較器低溫度系數(shù)振蕩器減法記數(shù)器預(yù)置減到0高溫度系數(shù)振蕩器減法記數(shù)器減到0溫度寄存器圖32 DS18B20的工作原理圖 SPLC501液晶顯示SPLC501 液晶顯示模組采用的驅(qū)動(dòng)控制芯片為凌陽科技的SPLC501A 芯片，SPLC501A 為液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器，SPLC501A 單芯片液晶驅(qū)動(dòng)，可以直接與其他微控制器接口總線相連。微控制器可以將顯示數(shù)據(jù)通過8 位數(shù)據(jù)總線或者串行接口寫到SPLC501A 的顯存中。SPLC501A 內(nèi)置8580 位顯示RAM。RAM 中的一位數(shù)據(jù)控制液晶屏上的一個(gè)象素點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)：“1”亮“0”暗。具有65 行驅(qū)動(dòng)輸出和132 列驅(qū)動(dòng)輸出（注：模組中的液晶顯示面板僅為64 行、128 列）。SPLC501 液晶顯示模組的顯示器上的顯示點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)控制芯片中的顯示緩存RAM 是一一對(duì)應(yīng)的；SPLC501A 芯片中共有65（8 Page 8 bit+1） 132 位的顯示RAM 區(qū)。而顯示器的顯示點(diǎn)陣大小為64128 點(diǎn)，所以實(shí)際上在SPLC501 液晶顯示模組中有用的顯示RAM 區(qū)為64128 位；按byte 為單位劃分，共分為8 個(gè)Page，每個(gè)Page 為8 行，而每一行有128 位（即128 列）。如要點(diǎn)亮LCD 屏上的某一個(gè)點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上就是對(duì)該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顯示RAM 區(qū)中的某一位進(jìn)行置1 操作；所以就要確定該點(diǎn)所處的行地址、列地址。SPLC501 液晶顯示模組的行地址實(shí)際上就是Page的信息，每一個(gè)Page 應(yīng)有8 行；而列地址則表示該點(diǎn)的橫坐標(biāo)，在屏上為從左到右排列，Page 中的一個(gè)Byte 對(duì)應(yīng)的是一列（8 行，即8 個(gè)點(diǎn)），共128 列?？梢愿鶕?jù)這樣的關(guān)系在程序中控制LCD 顯示屏的顯示。 SPR4096存儲(chǔ)器模組SPR4096是凌陽公司新推出的4Mbits 的高性能的FLASH 芯片, 該芯片有SIF(Serial Interface)和BMI(Bus Memory Interface)兩種工作方式, SIF 電路簡(jiǎn)單,但讀寫速度較慢,與SIF方式相比,BMI方式具有運(yùn)行速度快的優(yōu)點(diǎn),而BMI讀寫響應(yīng)快,因此本文采用SPR4096的BMI方式設(shè)計(jì)了公交車報(bào)站器的存儲(chǔ)器擴(kuò)展硬件電路。針對(duì)凌陽科技公司的存儲(chǔ)器芯片SPR4096/SPR1024，開發(fā)的簡(jiǎn)易燒寫器。該燒寫器配合PC機(jī)ResWriter工具，通過EZprobe下載線，完成對(duì)SPR4096/1024存儲(chǔ)器芯片的擦除、寫入、校驗(yàn)等功能。并且在SPR模組上留有與SPCE061A單片機(jī)的接口，可以實(shí)現(xiàn)SPR模組與SPCE061A單片機(jī)組成的系統(tǒng)。SPR4096內(nèi)嵌512K8位高性能Flash存儲(chǔ)器同時(shí)內(nèi)嵌4K8位SRAM。芯片具有BMI(Bus Memory Interface)并行接口總線與SIF(Serial Interface)串行接口總線。在SPR4096芯片中，使用兩種電源供電，VDDI與VDDQ。，這個(gè)電源是給內(nèi)部的Flash與邏輯控制單元供電的。，只給I/O口供電。，最大編程/其模組結(jié)構(gòu)的框圖如下圖33所示：圖 33 SPR4096模組結(jié)構(gòu)框圖SPR4096模組預(yù)留兩個(gè)接口，一個(gè)接口是EZprobe，這是在使用ResWriter工具對(duì)SPR4096進(jìn)行燒寫時(shí)連接使用的，另一個(gè)是10PIN的排線，主要提供電源以及與SPCE061A連接使用 硬件電路 SPCE061A最小系統(tǒng)本方案使用61板作為彈片即最小系統(tǒng)。61板包括SPCE061A芯片及其外圍的基本模塊，外圍模塊包括：晶振輸入模塊、鎖相環(huán)外圍電路、復(fù)位電路、指示燈等。其中，PLL 鎖相環(huán)的作用是將系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)時(shí)鐘基頻(32768Hz)進(jìn)行倍頻，、 。61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外，還包括有電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，采用電池供電，方便隨身攜帶。61板上有調(diào)試器接口（Probe接口）以及下載線(EZ_Probe)接口，分別可接凌陽科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。圖34是61板（）的實(shí)物圖圖34 61板實(shí)物照片61板的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖35所示圖35 61板硬件結(jié)構(gòu)框圖 61板按鍵電路本系統(tǒng)直接使用61板上的按鍵，61板按鍵電路如圖36所示圖36 61板按鍵電路61板上的KEY1按鍵與溫度傳感器的電壓輸出接口(TO)相連。通過KEY3鍵，啟動(dòng)溫度的測(cè)量，通過對(duì)DS18B20傳感器中的電壓值的測(cè)量來計(jì)算環(huán)境的溫度狀況，這些電壓值通過SPCE061A的ADC模塊進(jìn)行采集最后得到測(cè)量值。 DS18B20電路原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖37所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（寄生電源接線方式時(shí)接地）。DS18B20的低溫度系數(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)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10 μs。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。其封裝結(jié)構(gòu)如下圖37所示。 1DALLASDS18B20 23GNDDQVDBOTTOM VIEW123圖 37 DS18B20封裝形式 DS18B20數(shù)字式電路原理如下圖38所示：圖38 DS18B20電路原理圖，DS18B20的1腳接地，3腳接+。DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，