【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(fù)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(dāng)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(shè)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(shè)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(dú)立地受I/O口控制，實現(xiàn)各位的分時選通[9]。單片機(jī)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(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮的過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r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(yīng)，只要在輪流點(diǎn)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(jī)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(qū)動器驅(qū)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(jī)、PC機(jī)的接口電路的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。它只規(guī)定了平衡驅(qū)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)型或星型網(wǎng)絡(luò)[11]。由于RS485是從RS422基礎(chǔ)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(diǎn)雙向半雙工通信。采用四線連接時，只能實現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)的全雙工通信，即只能有一個主(Master) 設(shè)備，其余為從設(shè)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(shè)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(qiáng)的抗共模干擾能力。接受靈敏度也相當(dāng)高，能檢測低達(dá)200mV的電壓，某些芯片已經(jīng)能檢測到低達(dá)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(zhì)，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(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)且處于發(fā)送狀態(tài)，其它所有節(jié)點(diǎn)必須處于接收狀態(tài)。如果同一時刻有2個以上的節(jié)點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)將導(dǎo)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(diǎn)、若干個從節(jié)點(diǎn)組成，按照輪循的方式，主節(jié)點(diǎn)依次和從節(jié)點(diǎn)通信，這樣就解決了RS485總線的沖突。本系統(tǒng)中的主機(jī)，即上位PC機(jī)和從機(jī)，即下位單片機(jī)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(jī)作為主機(jī)外，只有一個單片機(jī)作為從機(jī)。 MAX485簡介為了構(gòu)建滿足本系統(tǒng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞S485總線，本設(shè)計采用了一款專門的電平轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為RS485電平的功能。 MAX485的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖從MAX485的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出，MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出端和驅(qū)動器的輸入端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)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(dāng)為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)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(jī)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(dāng)A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2驅(qū)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(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將5VTTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。 MAX232引腳圖MAX232芯片為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路,使用+5V單電源供電。　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)換通道。由11114腳構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)和單片機(jī)之間遠(yuǎn)程通信的RS485原理方案PC機(jī)的串行接口為RS232或USB總線，然而RS232標(biāo)準(zhǔn)的傳送距離最大約為15m，最高速率為20kb/s，并且RS232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)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(shè)計難度將大增加。為了降低成本和設(shè)計難度，本系統(tǒng)采用的是將RS232接口轉(zhuǎn)換成RS485接口，再在單片機(jī)和PC機(jī)之間加入RS485總線，采用RS485進(jìn)行長距離、高速的串行異步通信。PC機(jī)和單片機(jī)之間遠(yuǎn)程通信的RS485原理方案。 單片機(jī)和上位PC機(jī)間的RS485通信方案單片機(jī)采用RS485進(jìn)行串行通信，只需要將TTL電平的串行接口通過芯片轉(zhuǎn)換為RS485串行接口[14]。這種轉(zhuǎn)換比較簡單，本系統(tǒng)采用MAX485芯片來完成這種轉(zhuǎn)換。對于PC機(jī)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(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)RS485電平與RS232之間的轉(zhuǎn)換。此轉(zhuǎn)換電路一邊與RS232 標(biāo)準(zhǔn)9針接口相連，另一邊與RS485總線相連。 RS485總線和單片機(jī)接口硬件的設(shè)計，數(shù)據(jù)通信在硬件上采用3線制，將單片機(jī)和PC機(jī)串口（RS232C）的3個引腳（TXD、RXD、GND）分別連在一起，即將PC機(jī)和單片機(jī)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(dá)到數(shù)據(jù)能遠(yuǎn)程傳輸，在下位單片機(jī)和上位PC機(jī)之間加入了RS485總線，在單片機(jī)系統(tǒng)中使用MAX485芯片，完成單片機(jī)TTL電平到RS485電平之間的轉(zhuǎn)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(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。 MAX485構(gòu)成的RS485總線及其和單片機(jī)的接口電路由于MAX485工作在半雙工狀態(tài)，可只用單片機(jī)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(jī)的第9個引腳對它們進(jìn)行控制，MAX485處于接收狀態(tài)，MAX485處于發(fā)送狀態(tài)。單片機(jī)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(jī)發(fā)過來的控制信號將從這個端輸入到單片機(jī)內(nèi)，使單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制操作；單片機(jī)的第12腳為串口發(fā)送引腳TXD，和MAX485的驅(qū)動器輸入端DI相連，單片機(jī)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(yuǎn)程上位PC機(jī)上進(jìn)行顯示和處理。 RS485總線和PC機(jī)接口硬件的設(shè)計在PC機(jī)端用MAX485和MAX232組成的電平轉(zhuǎn)換電路完成TTL電平到PC機(jī)的RS232串口電平的轉(zhuǎn)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(fù)端B之間接一個10kΩ的電阻；負(fù)端B和地間接一個10kΩ的電阻，形成一個電阻網(wǎng)路。當(dāng)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(jī)和上位PC機(jī)之間的RS485通信原理圖3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)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(jī)控制DS18B20工作，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集；另一方面是利用單片機(jī)將DS18B20溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器進(jìn)行顯示[18]。下面將討論這兩方面的內(nèi)容。 單片機(jī)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(yīng)遵循上述的流程進(jìn)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(fù)位信號（Reset Plus），以及從器件（本文指DS18B20）發(fā)出存在應(yīng)答信號（Presence Plus）。 存在應(yīng)答信號讓主控MCU知道總線上存在DS18B20器件，并且從器件已準(zhǔn)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(dāng)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(jié)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(jìn)行匹配（當(dāng)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(dāng)于總線主控MCU對多點(diǎn)總線上特定的DS18B20尋址，只有與64 位ROM 序列嚴(yán)格相符的DS18B20 才能對后繼的存儲器操作命令做出響應(yīng)，所有與64位ROM 序列不符的從片將等待復(fù)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(diǎn)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(dāng)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(jī)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(guān)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(xì)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(yīng)。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(shè)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(shè)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