【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。(5)RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。(6)ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。(7)PSEN——程序儲存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52 由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。(8)EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器(地址為 0000HFFFFH)，EA 端必須保持低電平(接地)。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平(接 Vcc 端)，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 選擇溫度傳感器 DS18B20 的簡單介紹(1)最新單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的“一線器件” ，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測量范圍為55～+125℃，可編程為 9 位～12 位轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) 攝氏度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個 DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上，CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，線路簡單。一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。(2)DALLAS 半導(dǎo)體公司提供了先進(jìn)的數(shù)字式溫度計 DS1820 系列。該系列采用了不同的原理，利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，通過對振蕩周期的計數(shù)來實現(xiàn)溫度測量。輸出值是數(shù)字信號，所以不必使用 A/D 轉(zhuǎn)換器和相關(guān)的接口芯片，直接送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理，為了擴(kuò)大測溫范圍和提高分辨率，使用了低溫系數(shù)振蕩器和一個高溫系數(shù)振蕩器分別進(jìn)行計數(shù)，并采用了非線性累加器來改善線性。其中 DS18B20是常用的溫度傳感器，它采用一根 I/O 數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)和命令，售價低廉，是 DS1820的改進(jìn)型產(chǎn)品?，F(xiàn)在，新一代的“DS1820”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。由于 DS18B20 將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機(jī)連接簡單、方便，與 AD590 相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用 DS18B20。 單總線技術(shù)DS18B20 與單片機(jī)是單總線連接方式，在此介紹一下這種總線及其應(yīng)用情況。單總線及相應(yīng)的芯片是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司近年推出的新技術(shù)，是只有一個總線命令者和一個或多個從者組成的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它只定義了一根信號線，總線上的每個器件都能夠在合適的時間驅(qū)動它，相當(dāng)于把單片機(jī)的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號線對外進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了區(qū)分這些芯片，廠家在生產(chǎn)每個芯片時，都編制了惟一的序列號，通過尋址就能把芯片識別出來。這樣做能使這些器件掛在一根信號線上進(jìn)行串行分時數(shù)據(jù)交換，大大簡化了硬件電路。廠家對每個芯片用激光刻錄的一個 64 位二進(jìn)制 ROM 代碼。從最低位開始，前 8 位是族碼，表示產(chǎn)品的分類編號；接著的 48 位是一個惟一的序列號；最后 8 位是前 56位的 CRC 校驗碼。CRC(Cyclic Redundancy Check)稱為冗余碼檢測，是數(shù)據(jù)通信中校驗數(shù)據(jù)傳輸是否正確的一種方法。在使用時，總線命令者讀入 ROM 中 64 位二進(jìn)制碼后，將前 56 位按 CRC 多項式計算出 CRC 值，然后與 ROM 中高 8 位的 CRC 值比較，若相同則表明數(shù)據(jù)傳送正確，否則要求重傳。48 位序列號是一個 15 位的十進(jìn)制編碼，這么長的編碼完全可以為每個芯片編制出全世界唯一的號碼，也稱之為身份證號，可以被尋址識別出來。此外，芯片內(nèi)還含有收、發(fā)控制和電源存儲電路，其示意圖如圖 32 所示 圖 32 單總線芯片的入口示意圖系統(tǒng)按單總線協(xié)議規(guī)定的時序和信號波形進(jìn)行初始化、識別器件和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。單總線系統(tǒng)中配置的各種器件由美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司提供的專用芯片來實現(xiàn)。這些芯片采用 CMOS 技術(shù)，耗電量都很小，從單總線上“偷”一點電（空閑時幾 pw,工作時幾 mw）存在芯片內(nèi)電容中就可以正常工作了，故一般不用另附電源。單總線上通常處于高電位（5V 左右） ，每個器件都能在需要時驅(qū)動它。因此，掛在總線上的每個器件必須是漏極開路或者是三態(tài)輸出，這樣，不工作時不會給總線增加功耗。單總線技術(shù)作用距離在單片機(jī)直接驅(qū)動下可達(dá) 200m，經(jīng)擴(kuò)展可達(dá) 1000m，允許掛上百個器件，能滿足一般測控系統(tǒng)的要求。單總線的數(shù)據(jù)傳輸有兩種模式，通常以，超速可達(dá) 142kb/s。因此只能用于速度不高的場合，一般用于1Mb/s 以下速率的測控或數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。圖 33 單總線的時序波形圖程序必須保證數(shù)據(jù)的可靠傳送，任一時刻單總線上只能有一個控制信號或數(shù)據(jù)。操作時一般有經(jīng)下四個過程：①初始化；②傳送 ROM 命令；③傳送 RAM 命令；④數(shù)據(jù)交換。單總線上所有處理都從初始化開始。初始化時序由總線命令者發(fā)出的復(fù)位脈沖和一個或多個從者發(fā)出的應(yīng)答脈沖組成。 “應(yīng)答脈沖”是從者讓總線命令者知道某器件是在總線上，并準(zhǔn)備工作，當(dāng)總線命令者檢測到某器件的存在，就會發(fā)出傳送 ROM 功能 33 所示。單總線命令者首先必須發(fā)送 7 個 ROM 功能命令中的一個命令： ①讀 ROM（總線上只有一個器件時） ；②匹配 ROM（總線上有多個器件時，尋址某個器件） ；③查找 ROM（系統(tǒng)首次啟動后，須識別總線上各器件） ；④跳過 ROM（總線上只有一個器件時，可跳過讀 ROM 命令直接向器件發(fā)送命令，以節(jié)省時間） ；⑤超速匹配 ROM（超速模式下尋址某個器件） ；⑥超速跳過 ROM（超速模式下跳過讀 ROM 命令） ； ⑦條件查找 ROM（只查找輸入電壓超過設(shè)置的報警門限值的某個器件） 。當(dāng)成功執(zhí)行上述命令之一后，總線命令者可發(fā)送任何一個可使用的命令來訪問存儲和控制功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。所有數(shù)據(jù)的讀寫都是從最低位開始的。單總線傳送數(shù)據(jù)或命令是由一系列的時序信號組成的，單總線上共有 4 種時序信號： ①初始化信號；②寫 0 信號；③寫 1 信號；④讀信號。每一種信號的波形參數(shù)（如脈沖上升時間、寬度和間隙等）都有所不同，設(shè)計中應(yīng)保證指令執(zhí)行時間小于或等于時序信號中的最小時間，以確保嚴(yán)格的時間關(guān)系。單總線技術(shù)比傳統(tǒng)的方案具有較高的性能價格比，具有以下特點： ①適用于低速測控場合，測控對象越多越顯出其優(yōu)越性。 ②性價比高，硬件施工、維修方便，抗干擾性能好。 ③具有 CRC 校驗功能，可靠性高。 ④軟件設(shè)計規(guī)范，系統(tǒng)簡明直觀，易于掌握。 DSISB2O 內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20 是美國 DALLAS 公司推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器。它體積小，電壓 圖 34 DS18B20 的管腳圖適用范圍寬(3V～5V，用戶還可以通過編程實現(xiàn) 9～12 位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率，因此它的實用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高)。其管腳圖見圖 34。圖 34 中 GND 為地，DQ 為數(shù)據(jù)輸入/出端(即單線總線)，該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平。VDD 是外部＋5V 電源端，不用時應(yīng)接地。DS18B20 的內(nèi)部主要包括寄生電源、溫度傳感器、64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器(內(nèi)含便箋式RAM，用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和 TL 觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8 位循環(huán)冗余校驗碼(CRC)發(fā)生器等） 。由圖 34 可見，DS18B20 只有一個數(shù)據(jù)輸入/出口，屬于單總線專用芯片之一。DS18B20 工作時被測溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其內(nèi)部采用在線溫度測量技術(shù)，測量范圍為55℃～+125℃，在10℃～十85℃時，精度為土 ℃。每個 DS18B20 在出廠時都己具有唯一的 64 位序列號，因此一條總線上可以同時掛接多 DS1SB2O，而不會出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。DS18B20 主要有 4 部分組成：64 位 ROM 溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器TH 和 TL 及高速便箋式存儲器。64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)如圖 35 所示：其中 8bit 工廠代號為標(biāo)識產(chǎn)品類型，48 位序列號用來標(biāo)識不同的探測器。圖 35 64 為 ROM 結(jié)構(gòu)DS18B20 的內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)如圖 36 所示： 圖 36 DS18B20 的內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu) DSISB2O 測溫原理DS18B20 的測溫原理圖如圖 37 所示，他沒有采用傳統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換原理，如逐次逼近法、雙積分法和算術(shù) AID 等，而是運用了一種將溫度直接轉(zhuǎn)換為頻率的時鐘計數(shù)法。圖 37 DS18B20 的測溫原理圖圖 37 中低溫系數(shù)振蕩器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減法計數(shù)器 1；高溫系數(shù)振蕩器溫度變化隨其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號為減法計數(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)的基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫系數(shù)振蕩器產(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，溫度寄存器中的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置值將被重新裝入，計數(shù)器 1 從新開始對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)，直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度，斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 DSISB2O 溫度的轉(zhuǎn)化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。溫度轉(zhuǎn)化如圖 38 所示圖 38 溫度轉(zhuǎn)化這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8bit 的 RAM 中，二進(jìn)制前面的 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將側(cè)到的數(shù)值乘以 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)值取反加 1 再乘以 即可得到實際溫度。一般情況下的溫度值應(yīng)為 9 位(符號占 1 位)到 13 位，但因符號位擴(kuò)展成高位，故以 16 位補碼形式讀出。溫度/數(shù)字對應(yīng)關(guān)系如表 31 所示。表 31 溫度與數(shù)字量的關(guān)系溫度（℃） 輸出的二進(jìn)制碼 對應(yīng)的十六進(jìn)制碼+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+ 0000 0001 1001 0001 0191H+ 0000 0000 1010 0010 00A2H+ 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FF6FH55 1111 1100 1001 0000 FC90HDS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存的 RAM 和一個非易失性電可擦除 EERAM。后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)存儲器。暫存存儲器包含 8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)表示測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是 TH、TL 的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，主要用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)化分辨率，字節(jié)結(jié)構(gòu)如圖 39 所示。圖 39 第五字節(jié)結(jié)構(gòu)低五位一直都是 1，其中 TM 為測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是測試模式。當(dāng) TM=1 時，寄存器處于測試模式；當(dāng) TM=0 時，寄存器處于工作模式。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。如表 32 所示。(DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位)表 32 分辨率關(guān)系表R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms1 1 12 位 750ms第三、四、五