【文章內(nèi)容簡介】 則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語實現(xiàn)。(2)在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。(3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。(4)在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 DS18B20的內(nèi)部邏輯圖，見圖43。C64 位ROM和單線接口高速緩存存儲器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器Vdd 圖43DS18B20內(nèi)部內(nèi)部邏輯圖 DS18B20讀寫時序主機使用時間隙(time slots)來讀寫 DSl820 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。．時序見圖 44主機總線 to 時刻發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平信號)接著在 tl 時刻釋放總線并進入接收狀態(tài)DSl820 在檢測到總線的上升沿之后 等待 1560接著 DS1820 在 t2 時刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60240 us)如圖中虛線所示圖44DS18B20初始化時序圖程序：Init_DS18B20(void)//初始化ds1820{ DQ = 1。 //DQ復(fù)位 _nop_()。 _nop_()。 //稍做延時2ms DQ = 0。 //單片機將DQ拉低,發(fā)出復(fù)位脈沖（要求480us~960us) Delay(70)。 //精確延時566us DQ = 1。 //拉高總線(要求16~60us) Delay(5)。 //延時46us presence = DQ。 //如果=0則初始化成功 =1則初始化失敗 Delay(25)。 DQ = 1。 return(presence)。 //返回信號，0=presence,1= no presence}當主機總線 to 時刻從高拉至低電平時 就產(chǎn)生寫時間隙從 to 時刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線DSl820 在 t1為1560us 間對總線采樣 若低電平寫入的位是 0見若高電平 寫入的位是連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us ，見圖45。 圖45寫時間隙時序圖程序：WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0。for (i=8。 i0。 i){ DQ = 0。 DQ = datamp。0x01。 delay(5)。 DQ = 1。 dat=1。}}見圖 46 主機總線 to 時刻從高拉至低電平時總線只須保持低電平 l7ts之后15捍 s也就是說t 2 時刻前主機必須完成讀位并在to 后的 60μs一120μs 內(nèi)釋放總線讀位子程序(讀得的位到C中) 圖46讀時間隙時序圖程序：ReadOneChar(void){unsigned char i=0。unsigned char dat = 0。for (i=8。i0。i){ DQ = 0。 // 給脈沖信號 dat=1。 DQ = 1。 // 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80。 delay(4)。}return(dat)。}，見表48表48存儲器操作命令指令約定代碼功能讀ROM33H讀取DS18B20ROM中的編碼（64位地址）符合ROM55H發(fā)出命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相同的DS18B20，使之做出反應(yīng)，為下一步讀寫作準備。搜索ROM0F0H用于確定掛在同一總線上DS18B20的個數(shù)，和識別64位ROM地址，微操作各器件做準備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度值超過限度值才做出反應(yīng)，溫度變換命令44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為500毫秒，結(jié)果存入內(nèi)部就九字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RA九字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第4字節(jié)寫上下限溫度命令，緊隨該命令之后是傳送兩個字節(jié)數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48H將RAM中的第4字節(jié)內(nèi)容寫到EEPRAM中。重調(diào)EEPRAM0B8H將EEPRAM中的第4字節(jié)內(nèi)容寫到RAM中。 DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。 串口通信串行通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)按位進行傳送，最少只需要一根傳輸線即可完成通信，所以通信成本低，但是速度慢，串行通信又有串行異步通信和串行同步通信兩種方式，在單片機中使用的串行通信都是異步方式。異步串行通信以字符為單位，即一個字符接一個字符的傳送。 本設(shè)計采用RS232串行接口來完成單片機與PC機的數(shù)據(jù)傳輸。在RS232C標準中，收發(fā)信號中的“0”為＋3V～＋15V，“1”為－3V～－15V，但單片機采用的是正邏輯的TTL電平，所以需要通過專用芯片MAX232C實現(xiàn)EIA電平與TTL電平轉(zhuǎn)換。MAX232C是MAXIM公司生產(chǎn)的，包含兩路驅(qū)動器和接收器的RS232C轉(zhuǎn)換芯片。芯片內(nèi)部有一個電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換為RS232C接口所需的177。10V電壓，尤其適用于沒有177。12V的單電源系統(tǒng)。MAX232是一個邏輯電壓轉(zhuǎn)換芯片，因此周邊必定有一定量的電容濾波，根據(jù)MAX232的不同，電容的取值也不同，MAX232C采用1uF的電容即可，雖然也可以用幾個三極管進行電平模擬轉(zhuǎn)換，但是使用專用芯片更簡單、可靠。串口通信電路如圖47所示：圖47 串口通信硬件連接圖人機交互的主要功能是輔助控制、方便調(diào)試。在當今的各種實時自動控制和智能化儀器儀表中，人機交互是不可缺少的一部分。一般而言，人機交互是由系統(tǒng)配置的外部設(shè)備來完成，其實現(xiàn)方式有兩種：一種是由MCU 的I/O口驅(qū)動專用芯片實現(xiàn)，如鍵盤顯示控制芯片，串行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)碼顯示驅(qū)動芯片等，來實現(xiàn)人機交互功能。另一種就是MCU本身具有驅(qū)動功能，它通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式或I/O設(shè)備的訪問形式來控制鍵盤和LCD實現(xiàn)人機交互。按鍵部分實現(xiàn)的主要原理是單片機讀取與按鍵相連接的I/O口狀態(tài)，來判定按鍵是否按下，達到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的目的。鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的作用是實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令輸入，是人工干預(yù)的主要手段。鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識別工作與可靠性措施。每按一次鍵，鍵盤自動提供被按鍵的讀數(shù)，同時產(chǎn)生一個選通脈沖通知微處理器，一般還具有反彈跳和同時按鍵保護功能。這種鍵盤容易使用，但硬件比較復(fù)雜，對于主機任務(wù)繁重的情況，采用8279可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤系統(tǒng)是很實用的方案。非編碼鍵盤：只簡單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如按鍵的識別，決定按鍵的讀數(shù)等都靠軟件完成，故硬件設(shè)計較為簡單，但占用CPU較多時間，非編碼鍵盤有：獨立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)兩種。矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)適用于按鍵數(shù)量較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點上。矩陣鍵盤工作的原理：行線通過上拉電阻接到+5V上。無按鍵，行線處于高電平狀態(tài)，有鍵按下，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點就是節(jié)約單片機I/O口，適用于按鍵比較多的場合。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)，獨立式按鍵就是按鍵相互獨立，每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每根I/O口線的按鍵的工作狀態(tài)，不會影響其他I/O口線上的工作狀態(tài)。各按鍵開關(guān)均需要采用了上拉電阻，是為了保證在按鍵斷開時，各I/O有確定的高電平。當輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，外電路的上拉電阻可省去。優(yōu)點：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。缺點：每個按鍵需占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時，I/O口浪費大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。在本設(shè)計當中，由于只需要四個按鍵，所以采用獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)，電路連接圖如圖48所示：圖48 獨立式鍵盤液晶顯示屏具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點。在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中，LCD得到越來越廣泛的應(yīng)用。字符型液晶顯示屏，是一種用5*7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等，本設(shè)計以常用的2行16個字的JDL162A液晶模塊作為數(shù)據(jù)顯示模塊。JDL162A采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS接地第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K歐姆的電位器來調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時，可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時，可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳JDL162A與單片機的I/O口電路連接如圖49所示：圖49 LCD硬件連接圖串行通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c是：數(shù)據(jù)按位進行傳送，最少只需要一根傳輸線即可完成通信，所以通信成本低，但是速度慢，串行通信又有串行異步通信和串行同步通信兩種方式，在單片機中使用的串行通信都是異步方式。異步串行通信以字符為單位，即一個字符接一個字符的傳送。 本設(shè)計采用RS232串行接口來完成單片機與PC機的數(shù)據(jù)傳輸。在RS232C標準中，收發(fā)信號中的“0”為＋3V～＋15V，“1”為－3V～－15V，但單片機采用的是正邏輯的TTL電平，所以需要通過專用芯片MAX232C實現(xiàn)EIA電平與TTL電平轉(zhuǎn)換。MAX232是一個邏輯電壓轉(zhuǎn)換芯片，因此周邊必定有一定量的電容濾波，根據(jù)MAX232的不同，電容的取值也不同，MAX232C采用1uF的電容即可，雖然也可以用幾個三極管進行電平模擬轉(zhuǎn)換，但是使用專用芯片更簡單、可靠。串口通信電路如圖410所示：圖410 串口通信硬件連接圖因為單片機的工作電源為+5V，且底層電路功耗很小。所以在單片機電源設(shè)計中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器，作為穩(wěn)壓器件。這種集成穩(wěn)壓器只有輸入、輸出和公共引出端三個端口，故稱為三端穩(wěn)壓器。采用三端穩(wěn)壓片7805即可制作輸出為+5V的電源，為單片機提供正常工作電源。 三端穩(wěn)壓器由啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護電路等部分組成。本設(shè)計中所采用的直流穩(wěn)壓電路如圖38所示，其中7805起到電壓變化作用。圖中