【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。因此掌握 DS18B20的通信協(xié)議是使用該器件的關(guān)鍵。所有的 DS18B20器件要求采用嚴(yán)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(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖；寫“ 0”、寫“ 1”時(shí)隙；讀“ 0”、和讀“ 1”時(shí)隙。與 DS18B20的通信，是通過(guò)操作時(shí)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(shí)，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。每個(gè)通信周期起始于微控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖，其后緊跟 DS18B20發(fā)出的應(yīng)答脈沖， 在寫時(shí)隙期間，主機(jī)向 DS18B20器件寫 入 數(shù)據(jù)，而在讀時(shí)隙期間，主機(jī)讀 入 來(lái)自 DS18B20的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)隙總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 當(dāng)主機(jī)將單總線 DO從邏輯高 (空閑狀態(tài) )拉為邏輯低時(shí)，即啟動(dòng)一個(gè)寫時(shí)隙。所有的寫時(shí)隙必須在 120p． s內(nèi)完成，且在每個(gè)循環(huán)之間至少需要 1us的恢復(fù)時(shí)間。在寫 0時(shí)隙期間，微控制器在整個(gè)時(shí)隙中將總線拉低；而寫 1時(shí)隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時(shí)隙起始后 15p． s之內(nèi)釋放總線。 DS18B20的 存儲(chǔ)特性 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器由 ROM、 RAM和 E2ROM組成，如表 。其中， ROM 由 64位二進(jìn)制數(shù)字組成，共分為 8個(gè)字節(jié)，字節(jié) 0的內(nèi)容是該產(chǎn)品的廠家代號(hào) 28H，字節(jié) 1～字節(jié) 6的內(nèi)容是 48位器件序列號(hào)，字節(jié) 7是 ROM前 56位的 CRC校驗(yàn)碼。由于 64位 ROM 碼具有唯一性，在使用時(shí)作為該器件的地址，通過(guò)讀 ROM命令可以將它讀出來(lái)。 表 31 存儲(chǔ)特性表 字節(jié) ROM RAM 其他 0 產(chǎn)品代號(hào) (28H) 溫度低 8位 1 48位 溫度高 8位 E2ROM 2 器件序號(hào) TH TH 3 TL TL 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(gè)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(chǔ)當(dāng)前溫度，字節(jié) 3存儲(chǔ)上、下限報(bào)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(yàn)碼。 RAM 中 EEROM用于存儲(chǔ) TH、 TL和配置寄存器的值。數(shù)據(jù)先寫人 RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給 E2ROM。通過(guò) DS18B20功能命令對(duì) RAM進(jìn)行操作。 表 32 溫度存儲(chǔ)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(jī) 控制模塊 單片機(jī)控制模塊的核心是 AT89S51芯片， 單片機(jī) AT89S51給執(zhí)行器模塊輸 出高、低電平實(shí)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(jiǎn)介 單片機(jī)是一種集成在 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)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(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基 本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，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(jī)能識(shí)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(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件 ——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)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(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱 為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。 今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，將是進(jìn)一步向多功能、高性能 、 低電壓、低功耗、低價(jià)格、存儲(chǔ)容量擴(kuò)大和增強(qiáng) I/O功能及結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(jī)。 單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000次。 在系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過(guò)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(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89S51功能特性描述 AT89S51的引腳有 40個(gè)引腳， 與 MCS51 兼容 ， 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 可進(jìn)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(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ， 128 Bytes位內(nèi)部 RAM， 32個(gè)雙向輸入 可編程 I/O口， 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù) ， 5個(gè)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(shí)鐘電路 。 另廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 性能如下： 為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片 晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程式存儲(chǔ)器（ ROM）為 4KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）為 128B 外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64KB 32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制 5 個(gè)中斷向量源 2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器 1 個(gè)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(yùn)算指令 AT89S51的管腳如圖 35所示。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 35 AT89S51的管腳 AT89S51 的管腳說(shuō)明 如下： ： AT89S51 電源正端輸入，接 +5V。 ： 電源地端 ： 單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。 ： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)。 ： AT89S51 的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)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(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，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(shí)，可以利用此引腳來(lái)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(hào)。 AT89S51可以利用這支引腳來(lái)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(jìn)鎖存器中，因?yàn)?AT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) 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(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特 殊功能來(lái)使用。 ： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ EA=0），會(huì)送出此信號(hào)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(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 （ ～ ）： 端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個(gè) 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(dāng)作 I/O 用時(shí)可以推動(dòng) 8 個(gè) LS 的TTL 負(fù)載。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)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(gè)完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲(chǔ)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(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LS 的 TTL負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個(gè)時(shí)候 P2 便不能當(dāng)作 I/O 來(lái)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(dòng) 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時(shí)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(shuō)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(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，同時(shí)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shuō)明 引腳號(hào) 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(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) AT89S51的存儲(chǔ)器的說(shuō)明如下 ： 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)： MCS51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以 64K尋址。 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)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(xué)院鹿山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 程序存儲(chǔ)器： 如果 EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。對(duì)于 89S51，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)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(chǔ)器： AT89S51 有 128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dāng)一條指令訪問高于 0FH 的地址時(shí)，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(shí)器的說(shuō)明如下 ： 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1： 在 AT89S51中，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的操作與 AT89C52 和AT