【文章內(nèi)容簡介】 O(T0)、定時器 l(T1)和定時器 2(T2)?？删幊淌侵钙涔δ?如工作方式，定肘時間、量程、啟動方式等)均可由指令來確定和改變。在定時器/計數(shù)器中除了有 3 個 16 位的計數(shù)器之外，還有兩個特殊功能寄存器(控制寄存器和方式寄存器)。 復(fù)位電路AT89C52 單片機復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他芯片處于一個確定的初始狀態(tài)，無論在系統(tǒng)剛開始接通電源時，還是在斷開電源或者發(fā)生故障后都需要復(fù)位。單片機的復(fù)位條件是在復(fù)位引腳 RST 加上持續(xù)的 2 個機器周期以上的高電位。復(fù)位電路如圖 22 所示圖 22 復(fù)位電路 時鐘電路 時鐘電路是系統(tǒng)的心臟，它控制著系統(tǒng)的工作節(jié)奏，時鐘頻率因型號而異，典型值為 12MHz。AT89C52 單片機內(nèi)部有一個帶反饋的線形反相放大器，XTAL1,XTAL2分別為反相器輸入和輸出端，外接晶振和電容組成震蕩器。震蕩器在加電以后延遲一段時間（約 10ms）起振產(chǎn)生時鐘。時鐘電路如圖 23 所示東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單片機溫度控制系統(tǒng)的電路設(shè)計7圖 23 時鐘電路圖 溫度傳感模塊 [3]溫度傳感模塊主要由單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 組成，主要完成溫度的測量，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳送給單片機。溫度傳感模塊如圖 24 所示圖 24 溫度傳感模塊圖 DS18B20性能特點① 采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它 I/O 口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9 位二進制數(shù)，含符號位）。② 測溫范圍為55℃+125℃，測量分辨率為 ℃。③ 內(nèi)含 64 位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器 ROM。④ 適配各種單片機或系統(tǒng)機。⑤ 用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限。⑥ 內(nèi)含寄生電源。 DS18B20控制方法 在硬件上，DS18B20 與單片機的連接有兩種方法，一種是 Vcc 接外部電源，GND接地，I/O 與單片機的 I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 Vcc、GND 接地，I/O 接單片機 I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電阻。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單片機溫度控制系統(tǒng)的電路設(shè)計8DS18B20 有六條控制命令，如表 21 所示：表 21 DS18B20 的六條控制命令 DS18B20使用中注意事項 DS18B20 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）每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500 us，然后釋放， DS18B20 收到信號后等待16 ~60 us 左右，后發(fā)出60~240 us 的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。（所有的讀寫時序至少需要 60us ，且每個獨立的時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間。在寫時序時，主機將在下拉低總線 15us 之內(nèi)釋放總線，并向單總線器件寫 1 ；若主機拉低總線后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線器件寫0 。單總線僅在主機發(fā)出讀寫時序時才向主機傳送數(shù)據(jù)，所以，當主機向單總線器件發(fā)出讀數(shù)據(jù)指令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。）（2）在寫數(shù)據(jù)時，寫 0 時單總線至少被拉低 60us， 寫 1 時，15us 內(nèi)就得釋放總線。（3）轉(zhuǎn)化后得到的12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個8 比特的RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0 ，這 5 位為 0 ，只要將測到 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)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。（4）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 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 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。（5）在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS18B20 ，在實際應(yīng)用中并非如此。當單總線上所掛 DS18B20 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指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、TL 字節(jié) 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、TL 字節(jié) 讀電源供電方式 B4H 啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單片機溫度控制系統(tǒng)的電路設(shè)計9溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。（6）連接DS18B20 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 DS1B820 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。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。（7）在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好斷線，當程序讀該DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予重視。 高速暫存存儲器在 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有一個高速暫存存儲器，該存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 所示。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二進制補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 22 所示。對應(yīng)的溫度計算：當符號位S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算成十進制值。表 22 DS18B20 暫存器分布CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器和數(shù)據(jù)進行操作。DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。 鍵盤、顯示模塊鍵盤、顯示模塊主要由鍵盤、顯示驅(qū)動芯片 827數(shù)碼管、34 鍵盤矩陣、反相驅(qū)動器 74LS06 組成，完成溫度設(shè)定數(shù)值的輸入和溫度的顯示功能。鍵盤、顯示驅(qū)動芯片 8279 主要完成和單片機芯片進行數(shù)據(jù)的交換，將單片機送來的、需要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)反相驅(qū)動器 74LS06 反相后驅(qū)動數(shù)碼管，譯碼掃描輸出信號 SL0SL3 完成對數(shù)碼管的選擇，并且自動刷新顯示數(shù)據(jù)。8279 還負責(zé)掃描鍵盤，形成鍵碼，并將其送至單片機。數(shù)碼管顯示設(shè)定溫度和實際溫度，鍵盤完成溫度數(shù)據(jù)的設(shè)定。總體電路如圖 25 所示：東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單片機溫度控制系統(tǒng)的電路設(shè)計10圖 25 鍵盤、顯示模塊電 路圖 鍵盤、顯示驅(qū)動芯片 82798279 芯片是一種通用的可編程鍵盤顯示器接口器件，單個芯片就能完成鍵盤輸入和七段碼顯示控制兩種功能。引腳如圖 26IRQ：中斷請求，高電平有效。為輸出線。D0～D7：數(shù)據(jù)總線，為雙向三態(tài)總線，和單片機的數(shù)據(jù)總線相連接，用于傳送CPU 和 8279 之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)等信息。圖 26 8279 芯片引腳圖 、 ：讀寫選通信號，來自 CPU，低電平有效?？刂?8279 讀、寫操作。RDW：片選信號。 =0 時選中 8279，為輸入線。CSCSA0：數(shù)據(jù)選擇線，A0=1 時，CPU 寫入 8279 的數(shù)據(jù)為命令字、從 8279 讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)；A0=0 時，CPU 讀寫的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。RESET：復(fù)位端。RESET=1 時 8279 復(fù)位，復(fù)位時芯片有關(guān)狀態(tài)是：程序時鐘編程為 3外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖，16 個字符顯示。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 單片機溫度控制系統(tǒng)的電路設(shè)計11CLK：系統(tǒng)時鐘。外部時鐘輸入，經(jīng)分頻后產(chǎn)生 100kHz，作為 8279 的內(nèi)部時鐘。RL0～RL7：反饋輸入線。平時保持“1” ，當鍵盤矩陣結(jié)點上有鍵閉合時，邊為“0”。在選通方式時作為 8 位輸入線。SHIFT：移位信號。高電平有效，可用它擴充鍵盤功能，作為上、下檔功能選擇鍵。在傳感器方式或選通方式中無效。CNTL/STB：控制/選通輸入線。高電平有效，常用于擴充鍵的控制功能，該信號的上升沿可將來自 RL0～RL7 的數(shù)據(jù)存入 FIFO RAM 中。SL0～SL7：掃描輸出線，用于鍵盤、顯示器或傳感器的掃描線。OUTA0～OUTA3：A 組段顯示數(shù)據(jù)輸出線。OUTB0～OUTB3：B 組段顯示數(shù)據(jù)輸出線。A、B 兩組可以單獨使用，也可合并使用。與多位數(shù)字顯示的掃描線 SL0～SL3 同步。：消隱輸出線，低電平有效。當有顯示切換或消隱命令時，使顯示器消滅。D 8279內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．I/O 控制和數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器是雙向緩沖器，連接內(nèi)部總線和外部總線 D7～D0，用于傳送 CPU和 8279 之間的命令狀態(tài)和數(shù)據(jù)。I/O 控制線是 CPU 對 8279 進行控制的引線， 是片選信號，A0 用于區(qū)別信息CS的特征。 2．控制邏輯 控制與定時寄存器用來寄存鍵盤和顯示器的工作方式以及由 CPU 編程的其他操作方式。這些寄存器一旦接受鎖存送來的命令，就通過譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的信號，從而完成相應(yīng)的控制功能。 定時和控制包含一些計數(shù)器，其中有一個 5 位計數(shù)器，對 CLK 引線輸入的時鐘信號進行分頻，產(chǎn)生 100kHz 的定時信號，然后再經(jīng)過分頻為鍵盤掃描提供適當?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示掃描時間。3．掃描計數(shù)器掃描計數(shù)器有編碼和譯碼兩種工作方式。按編碼方式工作時，掃描計數(shù)器的狀態(tài)從 S