【文章內(nèi)容簡介】 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)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。中斷：AT89C52共有6個中斷向量：兩個外中斷（INT0 和INT1），3個定時器中斷（定時器0、2）和串行口中斷。這些中斷源可通過分別設置專用寄存器IE的置位或清0來控制每一個中斷的允許或禁止。IE也有一個總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。 LED顯示模塊整體設計LED數(shù)碼管顯示電路采用動態(tài)掃描顯示方法，將各個數(shù)碼管的8個筆畫段（a、b、c、d、e、f、g、h）同名端并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，形成段選線合用；而每一位數(shù)碼管的公共端（位選線）是各自獨立地受I/O口控制，實現(xiàn)各位的分時選通[9]。單片機向字段輸出字形碼時，所有顯示器都接收到相同的字表碼，但究竟是哪個數(shù)碼管亮，則取決于公共端，可通過控制公共端來決定哪一位數(shù)碼管發(fā)亮顯示。動態(tài)掃描是采用分時的方法，輪流控制各位數(shù)碼管的公共端，使各個數(shù)碼輪流點亮。在輪流點亮的過程中，每位顯示器的點亮時間極為短暫（約1ms），由于人類眼睛的視覺暫留及發(fā)光二極管的余輝效應，只要在輪流點亮各位二極管時，掃描的頻率合適時就不會有閃爍感[10]。其中段選線占用一個8位I/O口，可用單片機的P1口作為段選線控制，位選線占用4位I/O口，~，74HC245為總線驅動器驅動數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖 RS485總線及其與單片機、PC機的接口電路的設計RS485是一個電氣接口規(guī)范，屬于7層開放系統(tǒng)互連（Open System Interconnection，OSI）模型物理層的協(xié)議標準。它只規(guī)定了平衡驅動器和接受器的電特性，沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。支持半雙工或全雙工模式，網(wǎng)絡拓撲結構通常采用終端匹配的總線型結構，不支持環(huán)型或星型網(wǎng)絡[11]。由于RS485是從RS422基礎上發(fā)站而來的，RS485 采用平衡傳輸方式，需要在傳輸線上接匹配電阻。RS485 可以采用二線與四線方式，二線制，可實現(xiàn)真正的多點雙向半雙工通信。采用四線連接時，只能實現(xiàn)點對多點的全雙工通信，即只能有一個主(Master) 設備，其余為從設備。無論是四線還是二線連接方式總線上最多只能接32個設備。RS485的共模輸出電壓在7~+12V之間，RS485接收器最小輸入阻抗為12kΩ。RS485的最大傳輸距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mb/s 。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100m長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。RS485需要2個匹配電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時可不需要匹配電阻，一般情況下在300m以下不需匹配電阻,匹配電阻接在傳輸總線的兩端（一般接120Ω的匹配電阻即可）。RS485常采用平衡發(fā)送和差分接收方式來實現(xiàn)通信。兩條傳輸線采用通常使用雙絞線，故具有較強的抗共模干擾能力。接受靈敏度也相當高，能檢測低達200mV的電壓，某些芯片已經(jīng)能檢測到低達50mV 的電壓（如MAX3080等）,同時，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。RS485總線以雙絞線為物理介質，通常工作在半雙工通信狀態(tài)，即在同一時刻總線上只能有1個節(jié)點為主節(jié)點且處于發(fā)送狀態(tài)，其它所有節(jié)點必須處于接收狀態(tài)。如果同一時刻有2個以上的節(jié)點處于發(fā)送狀態(tài)將導致所有發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，即所謂總線沖突[12]。為了避免總線沖突，RS485總線一般工作在主從模式下。整個通信總線系統(tǒng)由1個主節(jié)點、若干個從節(jié)點組成，按照輪循的方式，主節(jié)點依次和從節(jié)點通信，這樣就解決了RS485總線的沖突。本系統(tǒng)中的主機，即上位PC機和從機，即下位單片機之間的通信也工作在主從模式下的。在本系統(tǒng)中，除了一個PC機作為主機外，只有一個單片機作為從機。 MAX485簡介為了構建滿足本系統(tǒng)遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞S485總線，本設計采用了一款專門的電平轉換芯片，即MAX485接口芯片[13]。它是Maxim公司的一種RS485芯片。采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉換為RS485電平的功能。 MAX485的內(nèi)部結構圖從MAX485的內(nèi)部結構圖中可以看出，MAX485芯片的結構和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出端和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可；和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹配電阻，一般可選120Ω的電阻。 MAX232介紹Max232產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標準，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉換成5VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將5VTTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA232F電平。 MAX232引腳圖MAX232芯片為電腦的RS232標準串口設計的接口電路,使用+5V單電源供電?！　?nèi)部結構基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由6腳和4只電容構成。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道。由11114腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5V）。 PC機和單片機之間遠程通信的RS485原理方案PC機的串行接口為RS232或USB總線，然而RS232標準的傳送距離最大約為15m，最高速率為20kb/s，并且RS232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，可見RS232只適合于本地通訊使用。而使用USB總線的話，系統(tǒng)的成本和設計難度將大增加。為了降低成本和設計難度，本系統(tǒng)采用的是將RS232接口轉換成RS485接口，再在單片機和PC機之間加入RS485總線，采用RS485進行長距離、高速的串行異步通信。PC機和單片機之間遠程通信的RS485原理方案。 單片機和上位PC機間的RS485通信方案單片機采用RS485進行串行通信，只需要將TTL電平的串行接口通過芯片轉換為RS485串行接口[14]。這種轉換比較簡單，本系統(tǒng)采用MAX485芯片來完成這種轉換。對于PC機現(xiàn)有的RS232 接口，系統(tǒng)中利用一片MAX485芯片和MAX232芯片組成的轉換電路來實現(xiàn)RS485電平與RS232之間的轉換。此轉換電路一邊與RS232 標準9針接口相連，另一邊與RS485總線相連。 RS485總線和單片機接口硬件的設計，數(shù)據(jù)通信在硬件上采用3線制，將單片機和PC機串口（RS232C）的3個引腳（TXD、RXD、GND）分別連在一起，即將PC機和單片機的發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD和接收數(shù)據(jù)線RXD交叉連接，兩者的地線相連，而其它信號線如握手信號線均不用，采用軟件握手的方式。只不過為了達到數(shù)據(jù)能遠程傳輸，在下位單片機和上位PC機之間加入了RS485總線，在單片機系統(tǒng)中使用MAX485芯片，完成單片機TTL電平到RS485電平之間的轉換，在總線末端接一個匹配電阻,吸收總線上的反射信號,使得正常傳輸信號無毛刺。匹配電阻的取值應該與總線的特性阻抗相當。 MAX485構成的RS485總線及其和單片機的接口電路由于MAX485工作在半雙工狀態(tài)，可只用單片機的一個引腳控制它的接收使能端和發(fā)送使能端DE，以決定MAX485是工作在接收還是發(fā)送狀態(tài)[15]。，和DE兩個引腳連在一起，即單片機的第9個引腳對它們進行控制，MAX485處于接收狀態(tài)，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)。單片機的第11腳是串口接收引腳RXD，和MAX485的接收器輸出端RO相連接，從上位機發(fā)過來的控制信號將從這個端輸入到單片機內(nèi)，使單片機進行相應的控制操作；單片機的第12腳為串口發(fā)送引腳TXD，和MAX485的驅動器輸入端DI相連，單片機的溫度數(shù)據(jù)將通過這個引腳傳輸?shù)組AX485總線，經(jīng)過長距離傳輸后最終送到遠程上位PC機上進行顯示和處理。 RS485總線和PC機接口硬件的設計在PC機端用MAX485和MAX232組成的電平轉換電路完成TTL電平到PC機的RS232串口電平的轉換[16][17]。在總線上沒有信號傳輸時，總線處于懸浮狀態(tài)，容易受干擾信號的影響。將總線上的差分信號的正端A+和負端B之間接一個10kΩ的電阻；負端B和地間接一個10kΩ的電阻，形成一個電阻網(wǎng)路。當總線上沒有信號傳輸時，正端A+，即使有干擾信號，也很難產(chǎn)生串行通信的起始信號0，從而增加了總線抗干擾的能力。MAX485采用的串行通信波特率選為4800bit/s，AT89C52的晶振相選用12MHz），可滿足系統(tǒng)對波特率誤差的要求。 單片機和上位PC機之間的RS485通信原理圖3 遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設計 單片機的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設計此系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊包含兩個方面的內(nèi)容，一方面是利用單片機控制DS18B20工作，進行溫度數(shù)據(jù)的采集；另一方面是利用單片機將DS18B20溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器進行顯示[18]。下面將討論這兩方面的內(nèi)容。 單片機的數(shù)據(jù)采集部分的主要程序DS18B20操作流程DS18B20的一線制總線要求的操作流程：（1）初始化；（2）ROM操作命令；（3）存儲器和控制操作命令； （4）處理/數(shù)據(jù)。 主控MCU對DS18B20的每一次完整的操作都應遵循上述的流程進行操作。初始化一線制總線上的所有處理都從初始化開始，初始化包括主控MCU發(fā)出的總線復位信號（Reset Plus），以及從器件（本文指DS18B20）發(fā)出存在應答信號（Presence Plus）。 存在應答信號讓主控MCU知道總線上存在DS18B20器件，并且從器件已準備好接受主控MCU的操作。ROM操作指令及流程一旦完成初始化后，主控MCU便可以發(fā)出對DS18B20的6個ROM 操作命令之一，所有ROM 操作命令均為8 位長。ROM操作命令的操作流程請參考前面的圖 ，這些命令的描述如下：Read ROM（讀ROM）[33h] 此命令允許總線的主控MCU讀DS18B20 的8 位產(chǎn)品系列編碼、唯一的48 位序列號以及8 位的CRC；此命令只能在總線上僅有一個DS18B20 的情況下可以使用，如果總線上存在多于一個的從屬器件，那么當所有從片企圖同時發(fā)送時將發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象，漏極開路會產(chǎn)生線與的結果。 Match ROM（匹配ROM）[55h]匹配ROM 命令，即以64 位的ROM 數(shù)據(jù)序列與總線上的多個DS18B20器件進行匹配（當然只可能有一個器件與主控MCU發(fā)出的匹配ROM數(shù)據(jù)相匹配），相當于總線主控MCU對多點總線上特定的DS18B20尋址，只有與64 位ROM 序列嚴格相符的DS18B20 才能對后繼的存儲器操作命令做出響應，所有與64位ROM 序列不符的從片將等待復位脈沖。此命令在總線上有單個或多個器件的情況下均可使用。Skip ROM（跳過ROM）[CCh]在單點總線系統(tǒng)中，通過此命令允許總線上的主控MCU不提供64 位ROM 編碼而訪問存儲器操作，以此來節(jié)省時間；如果在總線上存在多于一個的從屬器件，而且在Skip ROM 命令之后發(fā)出讀命令，那么由于多個從片同時發(fā)送數(shù)據(jù)會在總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，漏極開路下拉會產(chǎn)生線與的效果。Search ROM（搜索ROM）[F0h] 當系統(tǒng)開始工作時總線上的主控MCU可能不知道總線上的從器件個數(shù)或者不知道其64 位ROM 編碼，搜索ROM 命令允許總線主機使用一種排除查詢的方法來識別總線上所有從片的64 位ROM 編碼；有關搜索ROM的具體操作流程，可以參考DS18B20器件的數(shù)據(jù)手冊，從該手冊可以獲取詳細的操作說明。 Alarm Search（告警搜索）[ECh] 此命令的流程與搜索ROM 命令相同，但是僅在最近一次溫度測量出現(xiàn)告警的情況下DS18B20才對此命令做出響應。告警的條件定義為溫度高于TH 或低于TL，只要DS18B20 一上電，告警條件就保持在設置狀態(tài)，直到另一次溫度測量顯示出非告警值或者改變TH 或TL 的設置，使得測量值再一次位于允許的范圍之內(nèi)，貯存在EEPROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于告警。 在總線上的主控MCU完成ROM操作命令后，主控MCU便可以