【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用戶(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 10 右圖所示。這種情況下 ，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部 時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但 最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 中斷 AT89C52 共有 6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器 0、 2）和串行口中斷。所有 這些中斷源如圖 9 所示。 這些中斷源可通過(guò)分別設(shè)置專(zhuān)用寄存器 IE 的置位或清 0 來(lái)控制每一個(gè)中斷的允許或禁 止。 IE 也有一個(gè)總禁止位EA， 它能控制所有中斷的允許或禁止。 注意表 5 中的 為保留位，在 AT89C51 中 也是保留位。程序員不應(yīng)將 “1”寫(xiě)入這些位，它們是將來(lái) AT89 系 列產(chǎn)品作為擴(kuò)展用的。 定時(shí)器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向 中斷服務(wù)程序 時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除， 事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷，而由 軟件清除中斷標(biāo)志位。 定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查 詢(xún)到該中斷標(biāo)志。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi) 查詢(xún)到該標(biāo)志。 空閑節(jié)電模式 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 自身處于睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，同 時(shí)將片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容凍結(jié)。空閑模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。 由硬件復(fù) 位終止空閑狀態(tài)只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在此狀態(tài)下，片內(nèi)硬件禁止訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部 RAM，但可以訪(fǎng)問(wèn)端 口引腳，當(dāng)用復(fù)位終止空閑方式時(shí)，為避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì) 端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。 掉電模式 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi) 容在終止掉模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器，但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電平前 ，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 編程和加密 Flash 存儲(chǔ)器的編程 AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有 8k 字節(jié)的 Flash PEROM，這個(gè) Flash 存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容 均為 FFH），用戶(hù)隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號(hào)。低電壓編程模 式適合于用戶(hù)在線(xiàn)編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C52 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶(hù)可 從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的 簽名字節(jié)獲得該信息。 AT89C52 的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲(chǔ)器 寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。 編程方法 編程前，須按表 9 和圖 11 所示設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)， AT89C52 編程方法如下： 1． 在地址線(xiàn)上加上要編程單元的地址信號(hào)。 2． 在數(shù)據(jù)線(xiàn)上加上要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 3． 激活相應(yīng)的控制信號(hào)。 4． 在高電壓編程方式時(shí)，將 EA/Vpp 端加上 +12V 編程電壓。 5． 每對(duì) Flash 存儲(chǔ)陣列寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或每寫(xiě)入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè) ALE/PROG 編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫(xiě)入周期 是自身定時(shí)的，通常約為 。重復(fù) 1—5 步驟，改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。 程序存儲(chǔ)器的加密 AT89C52 有 3 個(gè)程序加密位，可對(duì)芯片上的 3 個(gè)加密位 LB LB LB3 進(jìn)行編程（ P）或不編程（ U）來(lái)得到。 當(dāng)加密位 LB1 被編程時(shí)，在復(fù)位期間， EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒(méi)有復(fù)位，則鎖存起的 初始 值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，且這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位為止。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的 EA 電平值必須與該引 腳當(dāng)前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過(guò)整片擦除的方法清除。 數(shù)據(jù)查詢(xún) AT89C52 單片機(jī)用 Data Palling 表示一個(gè)寫(xiě)周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫(xiě)周期中，如需讀取最后寫(xiě)入的一個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。寫(xiě)周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)入下一個(gè)字節(jié)的寫(xiě)周期，寫(xiě)周期開(kāi)始后，Data Palling 可能隨時(shí)有效。 Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò) “RDY/BSY 輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間， ALE 變?yōu)楦唠娖?“H”后， （ RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。 程序校驗(yàn)：如果加密位 LB LB2 沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)讀回原編寫(xiě)的數(shù)據(jù)，采用如圖 12的電路。加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫(xiě)入狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證。 芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合（表 6）并保持 ALE/PROG 引腳 10mS 的低電平脈沖寬度即可將 PEROM 陣列（ 4k 字節(jié)）和三個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫(xiě)入 “1”，這步驟需再編程之前進(jìn)行。 讀片內(nèi)簽名字節(jié)：AT89C52 單片機(jī)內(nèi)有 3 個(gè)簽名字節(jié)，地址為 030H、 031H 和 032H。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。讀 AT89C52 簽名字節(jié)需將 和 置邏輯低電平，讀簽名字節(jié)的過(guò)程和單元 030H、 031H 及 032H 的正常校驗(yàn)相仿，只返回值意義如下： （ 030H）=1EH 聲明產(chǎn)品由 ATMEL 公司制造。 （ 031H） =52H 聲明為 AT89C52 單片機(jī)。 （ 032H） =FFH 聲明為 12V 編程電壓。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。 參考資料 1ATMEL 官網(wǎng) 溫度采集電路設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)是精確控制系統(tǒng)，并且有控制范 圍上的要求，所以在選擇傳感器上要著重考慮其精度和測(cè)試范圍。 AD590和 DS18B20都包含一個(gè)可以精確測(cè)量環(huán)境溫度的片內(nèi)溫度傳感器，但 AD590是模擬傳感器，需對(duì)溫度模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，在調(diào)理和放大信號(hào)時(shí)，又會(huì)帶來(lái)新的誤差，影響精度，而 DS18B20包含一個(gè) 10位 AD轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)以 辨力將溫度數(shù)字化的數(shù)字式溫度傳感器，并且其測(cè)溫理論范圍為 55度到 125度，因其精確度高，范圍可選這兩大特點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)的傳感器選為 DS18B20。 溫度采集電路模塊如圖 33 所示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四個(gè) 部分組成： 1） 64 位光刻 ROM； 2）溫度傳感器； 3）非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL； 4）配置寄存器。其中 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端。器件用如下方式從單線(xiàn)通訊線(xiàn)上汲取能量：在信號(hào)線(xiàn)處于高電平期間把能量存儲(chǔ)在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線(xiàn)處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來(lái)再給寄生電源（電容）充電。DS18B20 也可以用外部 5V 電源供電。 圖 33 DS18B20 中的溫度傳感器可完成 對(duì)溫度的測(cè)量，用 12 位存儲(chǔ)溫值度，用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位，負(fù)溫度 S=1，正溫度 S=0。如下圖 34為 18B20的溫度存儲(chǔ)方式： 二 DS18B20 的 原理及特性 介紹 的幾個(gè)特點(diǎn)： a. DS18B20 因?yàn)椴捎昧藛慰偩€(xiàn)技術(shù)，可通過(guò)串行口線(xiàn) ，也可通過(guò)其他 I/O 口線(xiàn)與微機(jī)直接接 傳感器直接輸出被測(cè)溫度值（二進(jìn)制數(shù)）。 ： 55℃ ————+125℃ , ： ℃ ,是其他傳感器無(wú)法相比的。 圖 1 DS18B20 外部形狀及管腳 64 位只讀存儲(chǔ)器 ROM,（內(nèi)存出廠序列號(hào)，是對(duì)應(yīng)每一個(gè)器件的唯一號(hào)），還又 RAM 存有溫度當(dāng)前轉(zhuǎn)換值及符號(hào)。 、下限。 。 2. DS18b20 的結(jié)構(gòu)： a. 64 位光刻 ROM ，可以看作是 DS18B20 的地址序列號(hào)，如表一所示。 RAM 共占 0、 1 兩個(gè)單元： 兩個(gè) 8 位的 RAM 中，存放二進(jìn)制的數(shù)，高五位是符號(hào)位，如果溫度大于 0OC,這五位數(shù)為 0，將測(cè)到的數(shù)值乘以 ，即得到實(shí)際的溫度值 。如果溫度小于 0OC,高五位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1，再乘以 ，才得到實(shí)際的溫度值。 c. 九個(gè)寄存器的名稱(chēng)及作用： 表 3 三 DS18B20 的控制方法 DS18B20 的操作是通過(guò)執(zhí)行操作命令實(shí)現(xiàn)的， 其控制程序是按照 DS18B20的通訊協(xié)議編制的。單片機(jī)與 DS18B20 交換數(shù)據(jù)， CPU 按照單總線(xiàn)協(xié)議在總線(xiàn)上產(chǎn)生復(fù)位時(shí)序和讀寫(xiě)時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中包含復(fù)位脈沖、響應(yīng)脈沖、讀、寫(xiě)時(shí)序，只有響應(yīng)脈沖是 DS18B20 發(fā)出的，其他都有單片機(jī)發(fā)出。時(shí)序的具體要求如下： （ 1） 復(fù)位脈沖：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)出一個(gè)寬為 480—960μs的負(fù)脈沖之后再發(fā)出 5—60μs的正脈沖，此時(shí) DS18B20 會(huì)發(fā)出一個(gè) 60—240μs的響應(yīng)脈沖，復(fù)位時(shí)序結(jié)束。也就是呼應(yīng)階段。 （ 2） 寫(xiě)時(shí)間片：寫(xiě)一位二進(jìn)制的信息，周期至少為 61μS,其中含 1μS的恢復(fù)時(shí)間，單片機(jī)啟動(dòng)寫(xiě)程序后 15—60μs期間 DS18B20 自動(dòng)采樣數(shù)據(jù)線(xiàn)，低電平為 “0”，高電平為 “1”。單片機(jī)寫(xiě) “0”時(shí)，要持續(xù)低電平 60—120μs,寫(xiě) “1”時(shí)，要在啟動(dòng)后 15μs之內(nèi)使數(shù)據(jù)線(xiàn)變?yōu)楦唠娖健? （ 3） 讀時(shí)間片：讀一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，周期及恢復(fù)時(shí)間要求與寫(xiě)時(shí)間片相同。單片機(jī)啟動(dòng)讀時(shí)序之后，至少保持 1μs低電平，然后在接近啟動(dòng)后 15μs之 前讀入數(shù)據(jù)。低電平為 “0”，高電平為 “1”。 圖 2 初始化時(shí)序 圖 3 讀 /寫(xiě)時(shí)序 （ 4） ROM 操作 命令的執(zhí)行： 在 ROM 操作命令中，有兩條命令專(zhuān)門(mén)用于獲取傳感器序列號(hào) :讀 ROM命令（ 33H）和搜索 ROM 命令（ FOH）。讀 ROM 命令只在總線(xiàn)上只有一個(gè)傳感器的情況下使用。具體 的 搜 索過(guò)程為 :（ 1）單片機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖進(jìn)行初始化，連接在 P3。 5口上的傳感器則發(fā)出存在脈沖做出響應(yīng)。（ 2）單片機(jī)在單總線(xiàn)上發(fā)出搜索 ROM命令。（ 3）單片機(jī)從單總線(xiàn)上讀一位數(shù)據(jù)。 ds18b20 的工作時(shí)序分別有初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序、讀時(shí)序、轉(zhuǎn)換時(shí)序等，根據(jù)傳感器的這些時(shí)序要求編寫(xiě)出子程序、主程序 表 4 溫度傳感器工作原理 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： ● 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式僅需要一 個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； ● 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯 一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng) 功能； ●無(wú)需外部器件； ●可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電， 電壓范圍： ～ ； ●測(cè) 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177?！? ●零待機(jī)功耗 ●溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出； ●用戶(hù)可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示 圖 3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 64 b 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 ： 開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶(hù)報(bào)警上下限。主機(jī)操作 ROM 的命令有五種，如表 1 所列 表 1 主機(jī)操作 ROM 的命令 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。