【文章內(nèi)容簡介】 。因此掌握 DS18B20的通信協(xié)議是使用該器件的關鍵。所有的 DS18B20器件要求采用嚴格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復位脈沖、應答脈沖；寫“ 0”、寫“ 1”時隙；讀“ 0”、和讀“ 1”時隙。與 DS18B20的通信，是通過操作時隙完成單總線上的數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。每個通信周期起始于微控制器發(fā)出的復位脈沖，其后緊跟 DS18B20發(fā)出的應答脈沖， 在寫時隙期間，主機向 DS18B20器件寫 入 數(shù)據(jù)，而在讀時隙期間，主機讀 入 來自 DS18B20的數(shù)據(jù)。在每一個時隙總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 當主機將單總線 DO從邏輯高 (空閑狀態(tài) )拉為邏輯低時，即啟動一個寫時隙。所有的寫時隙必須在 120p． s內(nèi)完成，且在每個循環(huán)之間至少需要 1us的恢復時間。在寫 0時隙期間，微控制器在整個時隙中將總線拉低；而寫 1時隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時隙起始后 15p． s之內(nèi)釋放總線。 DS18B20的 存儲特性 DS18B20內(nèi)部存儲器由 ROM、 RAM和 E2ROM組成，如表 。其中， ROM 由 64位二進制數(shù)字組成，共分為 8個字節(jié)，字節(jié) 0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號 28H，字節(jié) 1～字節(jié) 6的內(nèi)容是 48位器件序列號，字節(jié) 7是 ROM前 56位的 CRC校驗碼。由于 64位 ROM 碼具有唯一性，在使用時作為該器件的地址，通過讀 ROM命令可以將它讀出來。 表 31 存儲特性表 字節(jié) ROM RAM 其他 0 產(chǎn)品代號 (28H) 溫度低 8位 1 48位 溫度高 8位 E2ROM 2 器件序號 TH TH 3 TL TL 廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 13 4 配置寄存器 配置寄存器 5— 6 保留 7 CRC 保留 8 CRC RAM是由 9個字節(jié)的高速暫存器和非易失性電擦寫 E2ROM組成。其中字節(jié) 0、 1存儲當前溫度，字節(jié) 3存儲上、下限報警 溫度 TH和 TL，字節(jié) 4是配置寄存器，字節(jié) 8是 RAM前 64位的 CRC校驗碼。 RAM 中 EEROM用于存儲 TH、 TL和配置寄存器的值。數(shù)據(jù)先寫人 RAM，經(jīng)校驗后再傳給 E2ROM。通過 DS18B20功能命令對 RAM進行操作。 表 32 溫度存儲格式與配置寄存器控制字格 溫度傳感模塊連接圖 圖 34溫度傳感模塊連接圖 單片機 控制模塊 單片機控制模塊的核心是 AT89S51芯片， 單片機 AT89S51給執(zhí)行器模塊輸 出高、低電平實現(xiàn)溫度 控制，并且，可以把傳感器的采樣溫度值顯示在 數(shù)碼管上 。 AT89S51 芯片簡介 單片機是一種集成在 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定 AT89S51 P34~P35 DS18 B0 2 DQ 廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 14 時器 /計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的 計算機系統(tǒng)。 單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基 本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件 ——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱 為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域。 今后單片機的發(fā)展趨勢，將是進一步向多功能、高性能 、 低電壓、低功耗、低價格、存儲容量擴大和增強 I/O功能及結構兼容等方面發(fā)展。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000次。 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 靈活性高且價廉的方案。 AT89S51功能特性描述 AT89S51的引腳有 40個引腳， 與 MCS51 兼容 ， 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 可進行1000寫 /擦循環(huán) ， 數(shù)據(jù) 可 保留 10年 ， 全靜態(tài)工作 頻率 0Hz24Hz， 三級程序存儲器鎖定 ， 128 Bytes位內(nèi)部 RAM， 32個雙向輸入 可編程 I/O口， 兩個 16位定時器 /計數(shù) ， 5個中斷源 ，以及 可編程串行通道 ， 低功耗的閑置和掉電模式 ， 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 。 另廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 15 外， AT89S51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止 工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 性能如下： 為一般控制應用的 8 位單芯片 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程式存儲器（ ROM）為 4KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 128B 外部程序存儲器可擴充至 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB 32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做 I/O 的控制 5 個中斷向量源 2 組獨立的 16 位定時器 1 個全多工串行通信端口 1 8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能 1單芯片提供位邏輯運算指令 AT89S51的管腳如圖 35所示。 廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 16 圖 35 AT89S51的管腳 AT89S51 的管腳說明 如下： ： AT89S51 電源正端輸入，接 +5V。 ： 電源地端 ： 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 ： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 ： AT89S51 的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 17 ： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V的燒錄高壓（ Vpp）。 ： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（ A0～A7）鎖進鎖存器中，因為 AT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特 殊功能來使用。 ： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM的 OE腳。 AT89S51可以利用 PSEN及 RD引腳分別啟用存在外部的 RAM與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 （ ～ ）： 端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當作 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的TTL 負載。如果當 EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器）， P0就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。設計者必須外加一個鎖存器將端口 0 送出的地址鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15合成一個完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器空間 （ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路 的雙向 I/O端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL負載，若將端口 2 的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。 P2 除了當做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 18 供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當作 I/O 來使用了。 （ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而 可以有T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 表 33 P1口的引腳第二功能說明 （ ～ ）： 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖 器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 表 34 P3 口的引腳第二功能說明 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) AT89S51的存儲器的說明如下 ： 存儲器結構： MCS51器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以 64K尋址。 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 廣西工學院鹿山學院畢業(yè)設計（論文） 19 程序存儲器： 如果 EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于 89S51，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2020HFFFFH。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S51 有 128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高 64字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。高 64字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于 0FH 的地址時，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 64字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。 AT89S51的定時器的說明如下 ： 定時器 0 和定時器 1： 在 AT89S51中，定時器 0 和定時器 1 的操作與 AT89C52 和AT