【文章內(nèi)容簡介】 的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個訪問期間不會改變。在對 Flash 編程和程序校驗期間，P2 口也接收高位地址或一些控制信號。④ P3 端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P3 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4 個 TTL 輸入。對端口寫“1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P3 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在 AT89S52 中，同樣 P3 口還用于一些復(fù)用功能，如表 22 所列。在對 Flash 編程和程序校驗期間，P3 口還接收一些控制信號。表 22 P3 端口引腳與復(fù)用功能表端口引腳 復(fù)用功能 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（定時器 0 的外部輸入） T1（定時器 1 的外部輸入）基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計10 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 復(fù)位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗定時器（Watchdog）溢出后，該引腳會保持 98 個振蕩周期的高電平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO 位的默認(rèn)狀態(tài)，是復(fù)位高電平輸出功能使能。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對 Flash 存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖 PROG。一般情況下，ALE 是振蕩器頻率的 6 分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數(shù)據(jù)存儲器每次存取中，會跳過一個 ALE 脈沖。在需要時，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置為“1” ，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時 ALE 才被激活。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時，對 ALE 屏蔽位置“1”并不起作用。 程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當(dāng) AT89S52 在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機(jī)器周期 PSEN 被激活 2 次。在對外部數(shù)據(jù)存儲器的每次存取中，PSEN 的 2 次激活會被跳過。為了確保單片機(jī)從地址為 0000H～FFFFH 的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把 EA 接到 GND 端，即地端。但是，如果鎖定位 1 被編程，則 EA在復(fù)位時被鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時，EA 應(yīng)接到 Vcc。在對 Flash 存儲器編程時，這條引腳接收 12V 編程電壓 Vpp。 振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。（2）AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng) [4]電路圖如圖 23 所示?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計11圖 23 單片機(jī) AT89S52 最小系統(tǒng)（1） 復(fù)位電路：單片機(jī)上電時，當(dāng)振蕩器正在運行時，只要持續(xù)給出 RST 引腳連個機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個機(jī)器周期以上的電平而設(shè)計的。系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，RST 上的電壓是Vcc 上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 RST 上的電壓與 Vcc 上的電壓相同。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升，RST 上的 電壓就隨著下降，RST 腳上只要保持 10ms以上高電平，系統(tǒng)就會有效復(fù)位。電容 C 可取 10~33uF，電阻 R 可取 ~10kΩ。在本系統(tǒng)設(shè)計中，C 取 22uf,R 取 ，充電時間常數(shù)為 22*106 **103=104ms。（2）振蕩電路：XTAL1 腳和 XTAL2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及補償電容 CC2 選 47uF 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶振時，電容 CC2 選 30Pf177。10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時，電容 CC2 選 47uF177。10uF。AT89S52系統(tǒng)中晶振可在 0～24MHz 選擇。外接電 CC2 的大小會影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計電路板時，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。在本硬件系統(tǒng)設(shè)計中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容 CC2 為 47uF。（3） 接高電平，選用片內(nèi)程序存儲器。EA（4） 單片機(jī)編程 溫度傳感器的選取 目前市場上溫度傳感器較多，有以下幾種： 方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器線性度、穩(wěn)定性等方面性能都很好， 其成本較高。 方案二：采用熱敏電阻，選用此類元器件有價格便宜的優(yōu)點，但由于熱敏電阻的非線性特性會影響系統(tǒng)的精度。 方案三：DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為 9 位～12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) ℃。此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計要求。 比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點，因此選用方案三。 溫度傳感器 DS18B20 的介紹DS18B20[5]是 Dallas 半導(dǎo)體公司推出的一線總線數(shù)字化溫度傳感器件，它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。此外，一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計12DS18B20 測量溫度范圍為55176。C～+125176。C，在10～+85176。C 范圍內(nèi)，精度為177。176。C。DS1822 的精度較差為177。2176。C?，F(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，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。DS18B20 可以程序設(shè)定 9～12 位的分辨率，精度為177。176。C?？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)定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！DS1822 與DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為177。2176。C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用。DS18B20 可用傳統(tǒng)方式供電 [6]，將外部電源連在 VDD 腳上，其工作電壓范圍為～， 也可以用數(shù)據(jù)線供電，稱為寄生供電模式，電源由總線為高電平時 DQ 腳上的上拉電阻提供，此時 VDD 腳必須接地。在 12 位分辨率時，最多在 750ms 內(nèi)可以把溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字。并具有負(fù)壓特性，即當(dāng)電源極性接反時，溫度計雖然不會正常工作，但卻不會因發(fā)熱而燒毀。一、DS18B20 的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電（2）獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。（3）DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。（4）DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)（5）測溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177?！妫?）可編程的分辨率為 9～12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫。（7）在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 二、DS18B20 的外形和內(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)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。圖 24 為 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖 25 為 DS18B20 的引腳（PR35 封裝）。引腳含義如下：基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計13(1)DQ：數(shù)字信號輸入/輸出端；(2)GND：電源地；(3)VDD：外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）?！　　　　　　∪?、DS18B20 工作原理DS18B20 測溫原理如圖 26 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送給計數(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)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 26 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。圖 26 DS18B20 測溫原理DS18B20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)部件：圖 24 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 25 DS18B20 引腳圖基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計14（1）光刻 ROM 中的 64 位序列號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，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(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）DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號位。表 23: DS18B20 溫度值格式表　　這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。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。　　?。?）DS18B20 溫度傳感器的存儲器DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)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 EEPRAM,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。（4）配置寄存器該字節(jié)各位的意義如下：表 25：配置寄存器結(jié)構(gòu)基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計15低五位一直都是1，TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位）表 26：溫度分辨率設(shè)置表四、高速暫存存儲器高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 5 所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示。對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進(jìn)制值。表 27 是對應(yīng)的一部分溫度值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。表 27：DS18B20 暫存寄存器分布基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計16根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，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 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，當(dāng) DS18B20 收到信號后等待 16～60 微秒左右，后發(fā)出 60～240微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。表 28：ROM 指令表表 29：RAM 指令表六、DS18B20 使用中注意事項DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：1) 較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、C 等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20 操作部分最好采用 C 語言實現(xiàn)?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的