【文章內(nèi)容簡介】 GND主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平)，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)，DS18B20 在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖(60240us 的低電平)。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平，寫 0 就發(fā)生。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。讀時間片:主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)圖 24（b）寫時序 主機寫“0”時隙 主機寫“1”時隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞1Wire Bus GND DS18B20 采樣 DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us DS18B20 與單片機的典型接口設(shè)計圖 25 以 MCS－51 系列單片機為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的典型連接 。圖 25（a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，圖]4[25（b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電。圖 25 (a) 寄生電源工作方式圖 25 (b) 外接電源工作方式 2．26 DS18B20 的各個 ROM 命令（1） Read ROM [33H]這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的8 位 CRC 碼。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時候才能用這個命令。如果總線上有不止一個從機，當(dāng)所有從機試圖同時傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。（2）Match ROM [55H]這是個匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。只有和 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20 才能響應(yīng)隨后的存儲器操作。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用。（3） Skip ROM [0CCH] 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止一個從機，在命令之后緊跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳信號?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。（4） Search ROM [0F0H]當(dāng)一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器并不知道單線總線上有多少個器件或它們的 64 位 ROM 編碼。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機的 64 位編碼。（5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。然而，只有在最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況，DS18B20 才會響應(yīng)這條命令。報警條件定義為溫度高于TH 或低于 TL。只要 DS18B20 不掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。（6） Write Scratchpad[4EH]這個命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL 中寫入數(shù)據(jù)?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。（7） Read Scratchpad[0BEH] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進行下去，直到第 9（CRC）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時刻發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。（8） Copy Scratchpad[48H]這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 E ROM 存儲器里，即把溫度2警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲器里。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又忙于把暫存器拷貝到 E 存儲器，DS18B20 就會輸出一個0，如果拷貝結(jié)束的話，DS18B20 輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 10ms。（9） Convert T[44H] 這個命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后DS18B20 保持等待狀態(tài)。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時間隙，而DS18B20 有忙于做時間轉(zhuǎn)換的話，DS18B20 將在總線上輸出一個 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 500ms 以上時間。（10）Read E [0B8H]2這條命令把 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在 DS18B20 上電時自動執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命令之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識：0 為忙，1 為完成。（11）Read Power Supply[0B4H]若把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式：0 為寄生電源，1 為外部電源。 74HC595 簡介 芯片簡介 74HC595 是一款漏極開路輸出的 CMOS 移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出 端，亦能串行輸出控制下一級級聯(lián)芯片。 74HC595 特點： 1.? 高速移位時鐘頻率 Fmax25MHz 2. 標(biāo)準(zhǔn)串行（SPI）接口 3.? CMOS 串行輸出，可用于多個設(shè)備的級聯(lián) 4.? 低功耗：TA =25℃時，Icc=4μA（MAX） 引腳圖及各引腳功能表 26 引腳功能管腳編號 管腳名 管腳定義功能1,2,3,4，5,6,7,15QAQH 三態(tài)輸出管腳8,16 GND,VCC 電源地，電源端9,10 SQH,SCLR 串行數(shù)據(jù)輸出管腳 ,清零端11 SCK 數(shù)據(jù)輸入時鐘線12 RCK 數(shù)據(jù)輸出時鐘線13 OE 輸出使能14 SI 數(shù)據(jù)線第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 主控制電路和測溫控制電路原理圖 [11][12][13]主控制電路由 STC89C52 及外圍元件構(gòu)成，測溫電路由 DS18B20。STC89C52是此硬件電路設(shè)計的核心，通過 STC89C52 的管腳 P10P17 與 8 個 DS18B20 相連，控制溫度的讀出和顯示。6 個數(shù)碼管與單片機的 P1 口相連，其中數(shù)碼管 1顯示通道數(shù)，其他數(shù)碼管顯示這一通道所在的溫度值，從而實現(xiàn) 8 通道實時顯示功能。硬件電路的功能都是與軟件編程相結(jié)合而實現(xiàn)的。具體電路原理圖如下圖 31 所示。圖 31 主控制電路和測溫控制電路原理圖 驅(qū)動電路與顯示電路模塊原理圖驅(qū)動電路由 74HC595 組成，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 P00P07 與單片機相連，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號與顯示電路數(shù)碼管相連，實現(xiàn)位控制功能。具體電路如下圖 32 所示。顯示部分由 6 個數(shù)碼管組成，其中一個數(shù)碼管顯示通道數(shù)，另外 5 個數(shù)碼管顯示該通道的溫度，并且這 5 個數(shù)碼管分別和 74HC595 的輸出端相連。從而達到實時顯示的目的。圖 32 驅(qū)動電路與顯示原理圖第四章 軟件編程與功能調(diào)試 系統(tǒng)軟件設(shè)計 [14][15] 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應(yīng)設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機相對應(yīng)的 51 匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法進行軟件編程。程序設(shè)計語言 [16]有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標(biāo)程序） ，計算機才能“看懂” ，然后逐一執(zhí)行。高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當(dāng)于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較多的存儲空間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。同時，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。MCS—51 指令系統(tǒng)的指令長度較短，它在存儲空間和執(zhí)行時間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。而且 MCS—51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是 MCS—51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點之一。對于要求反應(yīng)靈敏與控制及時的工控、檢測等實時控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語言簡明、整齊、執(zhí)行時間短和易于使用的特點。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫入子程序、以及有關(guān) DS18B20 的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序） 系統(tǒng)程序流圖系統(tǒng)程序 [17]主要包括主程序，讀出溫度子程序，復(fù)位應(yīng)答子程序，寫入子程序等。1）主程序主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 41 所示。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來圖41 主程序流程圖開始調(diào)用溫度子程序數(shù)字溫度變換程序顯示子程序圖 42 讀出溫度子程序 2）讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 DS18B20 的各個命令對時序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時序才能達到預(yù)期的目的，同時，要注意讀進來的是高位在后低位在前，共有 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號位。跳過 ROM 匹配命令寫入子程序溫度轉(zhuǎn)換命令顯示子程序(延時)寫入子程序?qū)懭胱映绦駾S18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序跳過 ROM 匹配命令讀溫度命令子程序終 止3）復(fù)位、應(yīng)答子程序圖 43 復(fù)位、應(yīng)答子程序開始 口清 0延時 537US 口置 1標(biāo)志位置 150US 是否有低電平有 234US 低電平 口置 1終止標(biāo)志位置 1是否4）寫入子程序圖 44 寫入子程序 系統(tǒng)的程序 CLR MAIN:MOV 38H,00H MOV 39H,00H MOV 3AH,00H MOV 3BH,00H進位 C 清 0 清 0延時 12US帶進位右移延時 46US 置 0R2 是否為 0終止開始 LCALL GET_TEMPER LCALL TEMPRRO MOV P2,06H LCALL PRO。 MOV 38H,00H MOV 39H,00H MOV 3AH,00H MOV 3BH,00H LCALL GET_TEMPER2 LCALL TEMPRRO MOV P2,5BH LCALL PRO。 MOV 38H,00H MOV 39H,00H MOV 3AH,00H MOV 3BH,00H LCALL GET_TEMPER3 LCALL TEMPRRO MOV P2,4FH LCALL PRO。 MOV 38H,00H MOV 39H,00H MOV 3AH,00H MOV 3BH,00H LCALL GET_TEMPER4 LCALL TEMPRRO MOV P2,66H LCALL PRO。 MOV 38H,00H MOV 39H,00H MOV 3AH,00H MOV 3BH,00H LCALL GET_TEMPER5 LCALL TEMPRRO MOV P2,6DH LCA