【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)現(xiàn)9—12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以想所掛接DS18B20供電，而無(wú)需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性高。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便和更令人滿意的效果。DS18B20采用了3腳PR—35封裝或8腳SOIC封裝，引腳排列如圖3—1所示。 I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，GND為地，NC空腳。DS18B20的性能特點(diǎn)（1）、。當(dāng)在10℃—+85℃范圍內(nèi)，℃，在55—+125℃范圍內(nèi)，測(cè)量誤差也不超過(guò)2℃。（2）、DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高。（3）、具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。但此時(shí)芯片無(wú)法正常工作。圖3—1 DS18B20的管腳排列Fig31 The foot of the tube of DS18B20 is arranged（4）、適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。（5）、采用DALLAS公司獨(dú)特的“單線總線”專有技術(shù)，通過(guò)串行通信接口（I/O）直接輸出被測(cè)溫度值（9—12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，含符號(hào)位）。（6）、內(nèi)含64位激光修正的只讀存儲(chǔ)ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號(hào)和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）之后，產(chǎn)品序號(hào)占48位。出廠前產(chǎn)品序號(hào)存入其ROM中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片DS18B20。（7）、用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。（8）、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫[4]。單線接口64位ROM和存儲(chǔ)器與控制邏輯高速緩存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)生器電源檢測(cè)GNDI/OC 圖3—2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig32 Inside structure of DS18B20DS18B20主要包括7部分：寄生電源；溫度傳感器；64位激光（loser）ROM與單線接口；高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值；存儲(chǔ)和控制邏輯；8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2—2所示。DS18B20的初始化和讀溫度程序流程圖、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換及讀溫度值流程圖如圖3335所示； 圖33 DS18B20的初始化流程圖Fig33 Initializing the flow chart of DS18B20 圖34 DS18B20的工作流程圖Fig34 Job flow chart of DS18B20圖35啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換及讀溫度值Fig35 Start temperature and change and read temperature value—485通信設(shè)計(jì) 在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)傳送方式：串行傳送和并行傳送。 并行數(shù)據(jù)傳送是數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上同時(shí)由源到目的。串行數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，1比特1比特的按順序分時(shí)序傳送。雖然串行傳輸在短距離上傳輸速度慢，但在長(zhǎng)距離傳輸上快于并行傳輸，且在傳輸距離，信號(hào)衰減與放大、費(fèi)用上明顯優(yōu)于并行傳輸。由于從大棚到計(jì)算機(jī)的距離較長(zhǎng)，基于以上原因，選用串行傳輸。 數(shù)據(jù)的連通方式分為3種： 單向數(shù)據(jù)通道。它僅能進(jìn)行一個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送。即A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器。數(shù)據(jù)只能A傳送B。 半雙工數(shù)據(jù)通路、 它能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，即A可以作為發(fā)送器，也可以作為接收器，設(shè)備B也是如此。數(shù)據(jù)可以從設(shè)備A傳送到設(shè)備B ，反之亦然。但是兩設(shè)備之間僅有一根傳輸線。因此兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳輸不能同時(shí)進(jìn)行，而只能交替進(jìn)行。某一時(shí)刻A作為發(fā)送器，B作為接收器，數(shù)據(jù)流由A流向B。另一時(shí)刻，B作為發(fā)送器，A作為接受器，數(shù)據(jù)流由B流向A 全雙工數(shù)據(jù)通路 A、B均可以既是發(fā)送器，又是接收器，兩者之間有兩根傳輸線。因此，它能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即A向B發(fā)送的同時(shí)，B也可以向A發(fā)送。顯然，為了實(shí)現(xiàn)雙工傳輸，兩個(gè)傳輸方向的資源必須完全獨(dú)立，即A和B必須具有獨(dú)立的接受器和發(fā)送器。從A到B 的數(shù)據(jù)通路必須完全與從B到A的數(shù)據(jù)通路分開。這樣，當(dāng)A向B發(fā)送，B向A發(fā)送時(shí)，實(shí)際上使用兩個(gè)邏輯上獨(dú)立的單向傳輸線路[11]。 在串行通信中，有同步通信和異步通信兩種方式，其具體論述如下： 同步方式為在數(shù)據(jù)之前加入某些表示傳送開始的控制信號(hào)（一些二進(jìn)制位或字罕），當(dāng)接收一方收到這些表示傳送開始的控制信息后，即把控制信息后面的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)接收下來(lái)。異步方式為以字符為單位傳送數(shù)據(jù)的。每個(gè)字符前有起始位，表示字符開始，在字符結(jié)束時(shí)有停止位，表示字符結(jié)束。目前的通信標(biāo)準(zhǔn)有RD23RS42RS485標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)如下：RS232串行接口標(biāo)準(zhǔn)目前RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。由于RS—232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的較早難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容，使用電平轉(zhuǎn)換電路才能與TTL電路連接。 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。 接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易昌盛共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右[5]。RS422電氣規(guī)定 RS422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的RS422是四線接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是104k+100Ω（終接電阻）。RS422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。RS422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s[5]。 RS422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 針對(duì)RS—23RS422的不足，于是出現(xiàn)了一些新的接口通信標(biāo)準(zhǔn)，RS—485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)： RS—485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS—232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 RS—485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 RS—485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)1219米。另外，RS—232接口在總線上只允許連接一個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS—485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器，即具有多站能力，用戶可以利用單一的RS—485接口方便的建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 RS—485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好[6]。RS485電氣規(guī)定： 由于RS485是從RS422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS485許多電氣規(guī)定與RS422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，而采用四線連接時(shí)，與RS422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS422有改進(jìn)，無(wú)論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個(gè)設(shè)備。因RS—485接口具有良好的抗干擾能力，長(zhǎng)距離傳輸和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)，就使其成為手選的串行接口。因?yàn)镽S—485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需2根線，所以RS—485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS—485接口連接器采用DB9的9芯插頭座與智能終端。 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)（以一大規(guī)模集成電路為特征）。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國(guó)際上逐漸采用微控制器（MCU）代替單片微型計(jì)算機(jī)（SCM）這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個(gè)名稱已經(jīng)為國(guó)內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機(jī)”這一名稱[7]。 單片機(jī)的主要特點(diǎn) 具有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 集成度的、高、體積小、可靠性高。 控制功能強(qiáng)。 4低電壓，低工耗[6]。 單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，因此，其應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)所不至，在自動(dòng)化裝置、智能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。下面舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域。 工業(yè)控制 儀器儀表 電信技術(shù) 辦公自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 汽車和節(jié)能 制導(dǎo)和導(dǎo)航商用產(chǎn)品家用電器[10]。在單片機(jī)選用方面，選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C2051，它是該公司生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)，其主要性能如下：AT89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的帶2K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器的8位單片機(jī)。其具有如下的一些特性： (1)指令與MCS51芯片兼容； (2)內(nèi)含2k字節(jié)的可編程閃速存儲(chǔ)器； (3)工作電壓范圍：2．7V至6V。 (4)全靜態(tài)工作：0H24MHZ； (5)內(nèi)含128位RAM； (6)15條可編程控制I／O線； (7)片內(nèi)模擬電壓比較器 (8)2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器寄存器； (9)6個(gè)中斷源； (10)可編程串行URAT通道； (11)直接LED驅(qū)動(dòng)輸出； (12)低功耗的閑置和掉電模式； (13)二級(jí)程序存儲(chǔ)器加鎖； (14)壽命：1000次寫／擦循環(huán)；(15)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年[9]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖27所示。端口P1可以用作為8位雙向I／O引腳控制,P1．2至P1．7提供內(nèi)部提升電阻，P1．0及P1．1則需要外加提升電阻，P1．0也作為內(nèi)部模擬比較器的負(fù)端(AINI)輸入，P1的輸出緩沖器可以吸入20mA而直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，P1．6是比較器輸出端。端口引腳P3．0P3．5及P3．7可以作為7位雙向I／O引腳控制，并提供內(nèi)部提升電阻，P3．6位用于內(nèi)部比較器輸出控制，無(wú)法做一般I／O控制，P3口輸出緩沖器可以吸入20mA電流。 圖 37 AT89C2051引腳圖Fig37 AT89C2051 pin picture XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器時(shí)可以配置為片內(nèi)振蕩器。 (SCL是串行端口的時(shí)鐘輸入；SDA是串行數(shù)據(jù)輸出口)，用來(lái)保持大屏幕數(shù)據(jù)接收的實(shí)時(shí)同步控制。AT89C2051內(nèi)部有19個(gè)專用寄存器。 AT89C2051含有2K字節(jié)閃存用來(lái)存放程序，與MCS51體系結(jié)構(gòu)完全兼容，可用MCS51指令系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。然而，當(dāng)我們用某些指令對(duì)AT89C2051進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，一定要牢記某些特點(diǎn)。 因?yàn)锳T89C2051內(nèi)部只有2K字節(jié)程序存儲(chǔ)器，所以所有跳轉(zhuǎn)指令之目的地址