【文章內(nèi)容簡介】 D}{48H}。該命令把觸發(fā)寄存器中的 TH、 TL字節(jié)分別復(fù)制到 EERAM 的 TH、 TL 的字節(jié)上。若主 CPU 發(fā)出命令后又進(jìn)行讀操作，只要DS18B20 正忙于復(fù)制，主 CPU 就讀“ 0”；當(dāng)復(fù)制工作完成后， DS18B20 又返回“ 1”。如果是寄生電源供電，主 CPU在發(fā)出該命令后就把單線總線拉到高電平，并保持 10ms。 5) 重新調(diào)出 EERAM（ RECALL EERAM） {B8H}。該命令是把存儲器在 E2RAM 溫度觸發(fā)器 TH、 TL內(nèi)的數(shù)據(jù)重新調(diào)入暫存器的 TH、 TL 字節(jié)。每次 DS18B20 上電時(shí)也自動進(jìn)行這種操作，因此，只要器件接通電源，暫存存儲器的 TH、 TL 中已經(jīng)有效的數(shù)據(jù)供使用。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁 共 40 頁 若主 CPU 在發(fā)出該命令之后又進(jìn)行讀操作，只要 DS18B20 正忙于進(jìn)行調(diào)出，主 CPU 就讀得“ 0”（表示“忙碌”）；完成調(diào)出操作后 DS18B20 既返回“ 1”（表示 “操作完畢”）。 6) 讀電源（ READ POWER SUPPLY） {B4H}。此項(xiàng)命令發(fā)送給 DS18B20 之后，對主 CPU發(fā)出的每條讀命令， DS18B20 都向主 CPU 提供電源方式信號“ 0”（表示由寄生電源供電）或者“ 1”（表示由外部電源供電）。 DS18B20 的工作時(shí)序 主機(jī)使用時(shí)間隙來讀寫 DS18B20 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。 a) 初始化 主機(jī)總線 T0 時(shí)刻發(fā)送復(fù)位脈沖（最短為 480us 的低電平信號），接著在 T1時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接受狀態(tài)， DS18B20 再檢驗(yàn)到總線的上升沿之后，等待 15us～ 60us，接著在 T2時(shí)刻發(fā)出存在脈沖（ 60us～ 240us），如圖 所示。 圖 DS18B20 初始化時(shí)序圖 b) 寫時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線在 T0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫時(shí)間隙，如圖 35（ a,b），從T0 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DS18B20 在 T0后 15us～ 60us 間對總線采樣。若為低電平，則寫入的是 0，如圖 ；若為高電平，則寫入的位是 1，見圖。連續(xù)寫 2位時(shí)間間隙應(yīng)大于 1us。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁 共 40 頁 圖 寫時(shí)間隙 c) 讀時(shí)間隙 如圖 ，總線 T0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只需保持低電平 1us。之后在 T1時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 T1時(shí)刻和 T2時(shí)刻前有效。 T2 距 T0 為 15us，也就是說， T2 時(shí)刻前主機(jī)必需完成讀位，并在 T0 后的 60us～ 120us 內(nèi)釋放總線。 圖 讀時(shí)序 DS18B20 與單片機(jī)的硬件接口 因?yàn)?DS18B20 是單線接口器件，因此它與單片機(jī)硬件接口十分簡 單，只需占用單片機(jī)的一個(gè)雙向的 I/O口，其接口電路見圖 。在此采用外部電源供電，占用 89S52 的 口。 圖 單片機(jī)接口電路 VDD 89S52 DS18B20 +5V GND DQ 外接 +5V 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁 共 40 頁 DS18B20 使用中注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： a) 較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使 用 PL/M、 C 等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 b) 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 c) 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時(shí)，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通 訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用 DS1820 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 d) 在 DS1820 測溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820 的返回信號，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820 時(shí)，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 MCS51 系列單片機(jī)簡介 MCS51 系列單片機(jī) MCS51 系列單片機(jī)研制于 1980 年，由 Intel 公司所開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是 8048 的延伸，改進(jìn)了 8048 的缺點(diǎn)，其 ROM、 RAM 都可擴(kuò)充至 64KB，也增添了如乘（ MUL）、除（ DIV）、減（ SUBB）、比較（ CJNE）、棧入（ PUSH）、棧出（ POP）、 16 位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和 5 個(gè)中斷源。 8052有 6個(gè)中斷源。 MCS51 系列單片機(jī)特點(diǎn)如下： (1)專為控制應(yīng)用所設(shè)計(jì)的八位 CPU ； (2)具有布爾代數(shù)的運(yùn)算能力； (3)32條雙項(xiàng)且可被獨(dú)立尋址的 I\O口； (4)芯片內(nèi)有 128 字節(jié)可供存儲數(shù)據(jù)的 RAM（ 8052： 256字節(jié)）； (5)內(nèi)部有兩組 16 位定時(shí)器（ 8052 有 3個(gè)）； (6)具有全多工傳輸信號 UART；(7)5 個(gè)中斷源，且具有兩級（高／低）優(yōu)先權(quán)順序的中斷結(jié)構(gòu)； (8)芯片內(nèi)有 4KB（ 8KB/8052）的程序存儲器（ ROM）； (9)芯片內(nèi)有時(shí)鐘（ CLOCK）振蕩器電路； (10)程序存儲器可擴(kuò)展至 64KB（ ROM）； (11)數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)展至 64KB（ RAM）。 MCS51系列單片機(jī)引腳介紹 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 共 40 頁 a) 時(shí)鐘電路引腳 MCS－ 51單片機(jī)的時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式和外部方式產(chǎn)生， XTAL1（ 19腳）和 XTAL2（ 18腳）即為單片機(jī)的兩個(gè)時(shí)鐘引腳。 1)內(nèi)時(shí)鐘引腳 8052 單片機(jī)片內(nèi)有振蕩電路，只需在 XTAL1 和 XTAL2 間外接石英晶體和電容組成的并聯(lián)振蕩電路（晶振器），晶體可以在固有頻率 ～ 12MHz 的晶振器之間任選晶體，電容可以在 20～ 60pF 的電容之間任選，通常選擇 30pF 的瓷片電容。在單片機(jī)控制的數(shù)字顯示溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)的這個(gè)部 分，就是采用內(nèi)時(shí)鐘引腳，其中晶振器為 6MHz，兩個(gè)電容均為 30pF。 2)外時(shí)鐘方式， XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器。由于 XTAL2 端的電平不是 TTL電平，故接一個(gè)上拉電阻。外部振蕩器的頻率應(yīng)低于 12MHz。 b) 制信號引腳 ,包括 RST/Vpd、 ALE/PROG非、 PSEN非、 EA非／ Vpp。下面分別對其進(jìn)行介紹： 1) RST/Vpd（ 9腳） ：復(fù)位信號／備用電源引腳 當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)２個(gè)機(jī)器周期以上，高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。復(fù)位后影響片內(nèi)特殊功能寄存器的狀態(tài)，但不影響片內(nèi) RAM狀態(tài)。 同一引腳的Ｖ pd是備用電源輸入端（ Vpd接＋ 5V備用電源）。在 Vcc斷電時(shí)，為保證 RAM中的信息不丟失，可使此引腳完成掉電保護(hù)功能。 2) ALE/PROG非（ 30腳）；地址鎖存允許信號／編程脈沖輸入端 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE用于控制把 P0口輸出的低 8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于 ALE是以 1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外邊時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 對片內(nèi)帶有４ kbyteEPROM的 8751編寫固化程序時(shí)， PROG非作為編程脈沖輸入端。 3) PSEN非（ 29引腳）：外邊程序存儲器讀選通信號為低電平有效， 8051在訪問片外程序存儲器 時(shí)，此引腳端輸出負(fù)脈沖作為讀片外程序存儲器的選通信號，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。要檢查 8051上電平后 CPU能否正常到程序存儲器中讀取指令碼，可以用示波器觀察引腳 PSEN非有無脈沖輸出，若有說明正常。 4) EA非／ Vpp（ 31腳）：內(nèi)部和外部程序存儲器選擇信號 當(dāng)引腳接高電平時(shí)， CPU只訪問片內(nèi) 4kbyte的 EPROM/ROM，執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但在程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)超過 OFFFH時(shí)（即地址大于 4kbyte時(shí)），將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外大于 4kbyte程序存儲器內(nèi)的程序。 若 EA非引腳接低電平時(shí)， CPU只訪問外部程序存儲器，而不管片內(nèi)是否有程序存儲器。對于 8031單片機(jī)（片內(nèi)無 ROM）需外擴(kuò) EPROM，故必須將 EA非引腳接地。 在對EPROM編寫固化程序時(shí)，需對此引腳施加 21V的編程電壓。 c) I/O（輸入 /輸出）接口引腳 1) 并行 I/O接口的特點(diǎn) MCS51有 4個(gè) 8位并行 I/O接口 P0～ P3，他們都是雙向端口，可以進(jìn)行輸入或者輸出操作，每個(gè)口都有口鎖存器和口驅(qū)動器兩部分組成。此外，它還有一個(gè)全雙工串行通信口。這 4個(gè)端口為 MCS51與外圍器件或外圍設(shè)備進(jìn)行信息 (數(shù)據(jù)、桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁 共 40 頁 地址、控制信號 )交換提供 了多功能的輸入 /輸出通道，也為 MCS51擴(kuò)展外部功能、構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)提供了必要的條件。它們的特點(diǎn)如下： a、 4個(gè)并行 I/O接口都是雙向的。 P0口為漏極開路， P P P3口均具有內(nèi)部上拉電阻，它們有時(shí)被稱為準(zhǔn)雙向口。 b、 4個(gè)并行口的 32條 I/O接口線都可以獨(dú)立地用于輸入或輸出操作。 c、當(dāng) 4個(gè)并行口的 I/O接口線有作輸入操作時(shí)，必須對該口的鎖存器進(jìn)行寫 1操作，以保證從 I/O接口線輸入數(shù)據(jù)的正確性，這也是 4個(gè)并行接口有時(shí)被稱為 “ 準(zhǔn) ” 雙向的含義。 2) I/O接口電路功能匯總 MCS51單片機(jī)內(nèi)部屬單總線結(jié)構(gòu)， 因此使系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上增加了靈活性。通過總線，用戶可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行多功能的系統(tǒng)擴(kuò)展，構(gòu)成用戶的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。 MCS51系列中的 8031單片機(jī)，因其內(nèi)部在結(jié)構(gòu)上無程序存儲器，所以它的應(yīng)用系統(tǒng)必定為一個(gè)擴(kuò)展的系統(tǒng)。因此， MCS51的 4個(gè)并行 I/O接口中的 P0、 P P P3口基本上都具備有這兩項(xiàng)功能： a、 P0口： P0口是一個(gè)多功能口除可以作為通用的輸入 /輸出口外，還具備用于系統(tǒng)擴(kuò)展的第二功能。在 MCS51的進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，它作為地址/數(shù)據(jù)總線口。通過外接地址鎖存器， MCS51的內(nèi)部單總線可從 P0口被擴(kuò)展 成 8位的數(shù)據(jù)總線和 16位地址總線的低 8位。在實(shí)際應(yīng)用中， P0口先送出外部存儲器 16位地址中的低 8位至地址鎖存器鎖存，然后再由 P0口進(jìn)行 8位數(shù)據(jù)的輸入或輸出； b、 P1口： P1口作為通用 I/O接口，它的每一位都可以別編程為通用 I/O接口線； c、 P2口： P2口也是一個(gè)多功能口，與 P0口相似，它除可被用作 I/O接口外，在進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，還可以輸 16位地址總線中的高 8位，和 P0口共同構(gòu)成 16位的地址總線。當(dāng)然，在 P0口和 P2口用作地址 /數(shù)據(jù)總線時(shí)，它們都不能再作為通用 I/O接口； d、 P3口： P3口也是一個(gè)多功能口，除 可以作為通用 I/O接口外，還具有多種控制功能，為通用 I/O接口時(shí)和 MCS51其他具有控制功能的輸入 /輸出引線在一起，共同形成 MCS51的控制總線。 P3口在作為第二功能（控制功能）使用時(shí)，它的每一位功能定義如表 。 表 P3 口各引腳定義 口線 第二功能 信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部數(shù)據(jù) 0申請 INT1 外部數(shù)據(jù) 1申請 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 輸入 WR 外部 RAM寫選通 RD 外部 RAM讀選通 一個(gè)信號引腳，既是第一功能又是第二功能，在使用時(shí)也不會引起混亂和造成錯誤，理由如下： a、對于各種型號的芯片，其功能的第一功能信號是相同的，所不同的只在桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 40 頁 引腳的的第二功能信號上； b、對于 30 和 31各個(gè)引腳，由于第一功能信號與第二功能信號是單片機(jī)在不同工作方式下的信號，因此不會發(fā)生使用上的矛盾； c、 P3口線的情況卻有所不同，它的第二功能信號都是單片機(jī)的重要控制信號。因此在實(shí)際使用時(shí)，總是先按需要優(yōu)先選用它的二功能，剩下不用的才作為口線使用。 d) MCS51單片機(jī)的復(fù)位方式和復(fù)位電路 1) 復(fù)位操作 :復(fù)