【文章內(nèi)容簡介】 大，電流太小，有時因為電流不夠，也會再并一個上拉電阻。在某個時刻,P0口上輸出的是作為總線的地址數(shù)據(jù)信號還是作為普通I/O口的電平信號,比如 MOVX A,@DPTR ,MUX是切換到地址/數(shù)據(jù)總線上。而當(dāng)普通MOV傳送指令操作P0口時,MUX是切換到內(nèi)部總線上的。 P0口為低除外。當(dāng)P0口的一個位寫入0時，這個位被拉低。但是對P0口的其中一個位寫入1時，這個位呈現(xiàn)高阻，也就是未能連機，不能使用。要想獲得1輸出，你必須在P0口外加上拉電阻。一般驅(qū)動LED的上拉電阻為470Ω。一些口線被作為簡單的高電平輸入也與SFR鎖存位有關(guān)。因為PPP3有內(nèi)部上拉電阻，可以隨意被拉高，拉低。而P0口作為高電平輸入時，會呈現(xiàn)高阻態(tài)。 P0口和P2口的輸入緩沖被用來作存取外部存貯用，P0口用作外部存儲器的低位字節(jié)的位址，并與數(shù)據(jù)讀寫多工。輸出第一位元址，當(dāng)位置線是16位時，P2口用作高8位的位址線，因此當(dāng)對外面存儲時，P0口、P2口沒法當(dāng)作I/O口線。 P1口具有內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)端口用作輸入時，必須通過指令將端口的位鎖存器置1，以關(guān)閉輸出驅(qū)動場效應(yīng)管，這時P1口的引腳由內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，所以向P1寫入1，工作正常。 P0則不同，它沒有內(nèi)部上拉電阻，在驅(qū)動場效應(yīng)管的上方有一個提升場效應(yīng)管，它只是在對外存儲器進行讀寫操作，用作地址/數(shù)據(jù)時才起作用，當(dāng)向位鎖存器寫入1，使驅(qū)動場效應(yīng)管截止，則引腳浮空，所以寫入1而未獲得。 P0口上拉電阻的阻值： 如果是驅(qū)動LED，那么用1K左右的就行了。如果希望亮度大一些，電阻可減小，最小不要小于200歐姆，否則電流太大；如果希望亮度小一些，電阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情況，以亮度合適為準(zhǔn)，一般來說超過3K以上時，亮度就很弱了，但是對于超高亮度的LED，有時候電阻為10K時覺得亮度還能夠用。我通常就用1k的。 對于驅(qū)動光耦合器，如果是高電位有效，即耦合器輸入端接端口和地之間，那么和LED的情況是一樣的；如果是低電位有效，即耦合器輸入端接端口和VCC之間，那么除了要串接一個1～，同時上拉電阻的阻值就可以用的特別大，用100k～500K之間的都行，當(dāng)然用10K的也可以，但是考慮到省電問題，沒有必要用那么小的。對于驅(qū)動晶體管，又分為PNP和NPN管兩種情況：對于NPN，毫無疑問NPN管是高電平有效的，因此上拉電阻的阻值用2K～20K之間的，具體的大小還要看晶體管的集電極接的是什么負載，對于LED類負載，由于發(fā)管電流很小，因此上拉電阻的阻值可以用20k的，但是對于管子的集電極為繼電器負載時，由于集電極電流大，有時候甚至用2K的。對于PNP管，毫無疑問PNP管是低電平有效的，因此上拉電阻的阻值用100K以上的就行了，且管子的基極必須串接一個1～10K的電阻，阻值的大小要看管子集電極的負載是什么，對于LED類負載，由于發(fā)光電流很小，因此基極串接的電阻的阻值可以用20k的，但是對于管子的集電極為繼電器負載時，由于集電極電流大。對于驅(qū)動TTL集成電路，上拉電阻的阻值要用1～10K之間的，有時候電阻太大的話是拉不起來的，因此用的阻值較小。但是對于CMOS集成電路，上拉電阻的阻值就可以用的很大，一般不小于20K，我通常用100K的，實際上對于CMOS電路，上拉電阻的阻值用1M的也是可以的，但是要注意上拉電阻的阻值太大的時候，容易產(chǎn)生干擾，尤其是線路板的線條很長的時候，這種干擾更嚴重，這種情況下上拉電阻不宜過大，一般要小于100K，有時候甚至小于10K。 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 DS18B20技術(shù)性能描述 ① 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。 ② 測溫范圍 －55℃～＋125℃，℃。 ③支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫 ④工作電源: 3～5V/DC ⑤在使用中不需要任何外圍元件 ⑥ 測量結(jié)果以9～12位數(shù)字量方式串行傳送 數(shù)字溫度傳感器DS18B20的簡單介紹一、 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。DS18B20采用常見的小功率三極管相同的TO92封裝方式，其封裝與引腳圖如圖6所示。引腳1為地線；引腳2為數(shù)據(jù)線，應(yīng)與主CPU的I/O相接；引腳3接外部電源，如采用寄生電源方式，該引腳懸空。圖6 DS18B20封裝與引腳圖三、 DS18B20工作原理 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由2s 減為750ms。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8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8 DS18B20測溫原理框圖三、 DS18B20的供電方式DS18B20的電源可以外部提供從芯片的VDD輸入，也可以由數(shù)據(jù)線本身提供而無需再接外部電源（從數(shù)據(jù)線“竊電”），稱為寄生電源方式。（1）DS18B20寄生電源強上拉供電方式改進的寄生電源供電方式如下圖9所示，為了使DS18B20在動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 E2存儲器操作時，用MOSFET把I/O線直接拉到VCC就可提供足夠的電流。在強上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點測溫應(yīng)用，缺點就是要多占用一根I/O口線進行強上拉切換。圖9 寄生電源工作方式（2）DS18B20的外部電源供電方式 外部電源供電方式如圖10所示。在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個DS18B20傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空 ，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。圖10 外部電源工作方式四、DS18B20的具體說明DS18B20內(nèi)部具有地址分配如表3所示的9字節(jié)RAM。其實字節(jié)0和字節(jié)1存放DS18B20的溫度測量值；字節(jié)4存放配置字節(jié)，用于設(shè)定溫度測量的分辨率等參數(shù)；字節(jié)8是DS18B20自己生成的循環(huán)冗余校驗碼（CRC），在主CPU讀取DS18B20數(shù)據(jù)時，用于校驗讀取數(shù)據(jù)的正確性。表3 DS18B20內(nèi)部RAM分配字節(jié)0（Byte0）溫度值低字節(jié) TL字節(jié)5（Byte5）保留字節(jié)1（Byte1）溫度值高字節(jié) TH字節(jié)6（Byte6）保留字節(jié)2（Byte2）TL或用戶Byte1字節(jié)7（Byte7）保留字節(jié)3（Byte3）TH或用戶Byte2字節(jié)8（Byte8）CRC校驗字節(jié)字節(jié)4（Byte4）配置字節(jié) CONFIG主CPU經(jīng)DQ向DS18B20發(fā)送溫度測量（變換）等命令，DS18B20將測量的溫度值存放在DS18B20的RAM 字節(jié)0和字節(jié)1中。除溫度變換命令外，還有幾個命令，見表4。 表4 DS18B20的部分命令指令代碼（十六進制）指令代碼（十六進制）Skip ROM（跳過ROM）CChRead Scratchpad(讀RAM)BEhConvert Temperature(溫度變換)44hWrite Scratchpad(寫RAM)4Ehl 命令CCh，跳過ROM。該命令跳過ROM中64位長的序號，既不關(guān)心每一個DS18B20中唯一的序號，因此該命令只能在“一總線”上僅接有一個DS18B20時應(yīng)用。在僅使用單只的DS18B20時，使用該命令可以簡化編程。l 命令44h，溫度變換。DS18B20接收到該命令后將觸發(fā)溫度測量，收到命令數(shù)百毫秒后，溫度才能測量完畢，將測量的值存入RAM的字節(jié)0和字節(jié)1中。l 命令BEh，讀RAM存儲器。該命令讀取DS18B20內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)中的頭兩個字節(jié)就是測量的溫度值。DS18B20收到BEh命令后，將內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)釋放到“一總線”DQ上。設(shè)定DS18B20使用默認的12位轉(zhuǎn)換，DS18B20內(nèi)部RAM中溫度值存放在字節(jié)0（記為TL）和字節(jié)1（記為TH）中，TL和TH的格式如下。TL(Byte0): TH(Byte1): 存儲器TH中的bit15～bit11為符號位，如果溫度為負數(shù)，則bit15～bit11全為1,否則全為0。存儲器TH中的bit10～bit0共11位存儲溫度值。TL的bit3～bit0存儲溫度的小數(shù)部分，TL的LSB（最低位）的“1”℃。將存儲器中的二進制數(shù)求補，再分別將整數(shù)部分和小數(shù)部分轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)合并后就得到被測溫度值（55℃～125℃）。表5是DS18B20中的測量數(shù)據(jù)與溫度值對應(yīng)關(guān)系的例子。表5 輸出與溫度的對應(yīng)關(guān)系舉例溫度二進制輸出十六進制輸出+125℃0000 0111 1101 000007D0h+85℃0000 0101 0101 00000550h+℃0000 0001 1001 00010191h+℃0000 0000 1010 001000A2h+℃0000 0000 0000 10000008h0℃0000 0000 0000 00000000h℃1111 1111 1111 1000FFF8h℃1111 1111 0101 1110FE5Eh℃1111 1110 0110 1111FE6Fh55℃1111 1100 1001 0000FC90h比如，當(dāng)DS18B20的數(shù)據(jù)為“0000 0000 1010 0010”時，即TH=（0000 0000）、TL=（1010 0010），根據(jù)TL和TH的格式計算溫度值為：2^6*0+2^5*0+2^4*0+2^3*1+2^2*0+2^1*1+2^0*0+2^(1)*0+2^(2)*0+2^(3)*1+2^(4)*0=℃ 由于TH中的S為0，所以得到的數(shù)為正，即+℃。 AT89C51單片機與DS18B20的接口可以使用AT89C51的任意一個I/O口連接DS18B20。如圖11所示，DS18B20使用外接電源，R1為上拉電阻。只需要占用單片機的一個I/O口，使用非常方便。每只DS18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測量的時間較長；采用外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測量速度較快。注意：單片機與DS18B20通過一總線進行數(shù)據(jù)交換，無論讀和寫均是從最低位（LSB）開始。數(shù)據(jù)線DQ是雙向的，既承擔(dān)單片機向DS18B20傳輸命令，也是DS18B20向單片機回送溫度等數(shù)據(jù)的通道。因此時序關(guān)系很重要，有3個關(guān)鍵時序需要掌握。下面將對這三個關(guān)鍵時序進行簡要介紹。圖11 AT89C51與DS18B20連接的電路原理圖（1）DS18B20的初始化DS18B20的初始化是由單片機控制的，是DS18B20一切命令的初始條件。DS18B20的初始化時序如圖12所示。主機發(fā)送一個復(fù)位脈沖（最短時間為480us的低電平信號），接著釋放總線并進入接收狀態(tài)。DS18B20會在檢測到上升沿后等待15～60us，然后發(fā)送一個低電平的存在脈沖（60～240us）告知主機，主機在60～240us的期間接收到低電平，即表示DS18B20存在，并已知初始化成功。圖12 DS18B20初始化時序圖（2）DS18B20的寫時序如圖13所示，整個寫時間隙需要持續(xù)至少60us，連續(xù)寫2位數(shù)據(jù)的間隙最少1us。主機將總線由高電平拉至低電平后就觸發(fā)了一個寫時間隙，主機必須在15us內(nèi)將所有的位送到總線上。DS18B20在15~60us間開始對總線進行采樣，如果此時總線上為低電平寫入的位是0，若為高電平寫入的位是1。（3）DS18B20的讀時序如圖13所示主機將總線由高電平拉至低電平并在保持1us后釋放總線就產(chǎn)生了一個讀時間隙。讀時間隙產(chǎn)生后DS18B20會將1或0傳至總線，若傳送0則拉低總線，若傳送1則保持總線為高電平。在讀時間隙產(chǎn)生后的15us內(nèi)主機采集數(shù)據(jù)時間。由以上的時序關(guān)系可見，DS18B20的時序關(guān)系十分嚴格，很好地掌握其時序關(guān)系也是編寫AT89C51單片機與DS18B20接口程序的關(guān)鍵。圖13 DS18B20讀/寫時序圖 DS18B20使用中注意事項 DS1820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)雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此 ，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(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(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，