【文章內(nèi)容簡介】 P P3 端口，對應的引腳分別是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32 根 I/O 線。每根線可以單獨用作輸入或輸出。 ① P0 端口，該口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O 口。在作為輸出口時，每根引腳可以帶動 8個 TTL 輸入負載。當把“ 1” 寫入 P0 時，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當對外部程序或數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P0 可用作多路復用的低字節(jié)地址 /數(shù)據(jù)總線，在該模式，P0 口擁有內(nèi)部上拉電阻。在對 Flash 存儲器進行編程時， P0 用于接收代碼字節(jié)；在校驗時，則輸出代碼字節(jié)；此時需要外加上拉電阻。 ② P1 端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口， P1 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL 輸入。對端口寫“ 1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 9 拉到高電位，此時可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上 拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對 Flash 編程和程序校驗時， P1 口接收低 8 位地址。 另外， 與 可以配置成定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入端（ ）與定時 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入端（ ），如表 21所示。 表 21 P1 口管腳復用功能 端口引腳 復用功能 T2（定時器 /計算器 2的外部輸入端） T2EX（定時器 /計算器 2的外部觸發(fā)端和雙向控制） MOSI（用于在線編程） MISO（用于在線編程） SCK（用于在線編程） ③ P2端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口， P2 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL 輸入。對端口寫“ 1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。 P2 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或 16 位的外部數(shù)據(jù)存儲器 （ 如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令 ）時，P2口送出高 8位地 址，在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 （ 如執(zhí)行 MOVX @RI 指令 ） 時，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。在對 Flash 編程和程序校驗期間， P2 口也接收高位地址或一些控制信號。 ④ P3端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口， P3 口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL 輸入。對端口寫“ 1”時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電 位，此時可用作輸入口。 P3 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在 AT89S52 中，同樣 P3 口還用于一些復用功能，如表 22 所列。在對 Flash 編程和程序校驗期間， P3口還接收一些控制信號。 表 22 P3 端口引腳與復用功能表 端口引腳 復用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時器 0 的外部輸入） T1（定時器 1 的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 10 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使其單片機復位?？撮T狗定時器（ Watchdog）溢出后，該引腳會保持 98 個振蕩周期的高電平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽這種功能。 DISRTO 位的默認狀態(tài)，是復位高電平輸出功能使能。 。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對 Flash 存儲器編程時，這 條引腳用于輸入編程脈沖 PROG。一般情況下， ALE是振蕩器頻率的 6分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數(shù)據(jù)存儲器每次存取中，會跳過一個 ALE 脈沖。在需要時，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置為“ 1”，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時 ALE 才被激活。在單片機處于外部執(zhí)行方式時，對 ALE 屏蔽位置“ 1”并不起作用。 程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當 AT89S52 在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期 PSEN 被激活 2 次。在對外部數(shù)據(jù)存儲器 的每次存取中， PSEN 的 2次激活會被跳過。 。為了確保單片機從地址為 0000H～ FFFFH 的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把 EA 接到 GND 端，即地端。但是，如果鎖定位 1 被編程，則 EA在復位時被鎖存。當執(zhí)行內(nèi)部程序時， EA應接到 Vcc。在對 Flash 存儲器編程時，這條引腳接收 12V 編程電壓 Vpp。 振蕩器的反相放大器輸入，內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。 （ 2） AT89S52 單片機 最小系統(tǒng) [4]電路圖如圖 23所示。 圖 23 單片機 AT89S52 最小系統(tǒng) 基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 11 （ 1） 復位電路： 單片機上電時，當振蕩器正在運行時，只要持續(xù)給出 RST 引腳連個機器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復位。外部復位電路是為內(nèi)部復位電路提供兩個機器周期以上的電平而設計的。系統(tǒng)采用上電自動復位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變， RST 上的電壓是 Vcc 上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 RST 上的電壓與 Vcc 上的電壓相同。隨著充電的進行，電容器上的電壓不斷上升， RST 上的 電壓就隨著下降， RST 腳上只要保持 10ms 以上高電平，系統(tǒng)就會有效復位。電容 C 可取 10~33uF，電阻 R 可取 ~10kΩ。在本系統(tǒng)設計中，C取 22uf,R 取 ，充電時間常數(shù)為 22*106 **103=104ms。 （ 2）振蕩電路： XTAL1 腳和 XTAL2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及補償電容 C C2 選 47uF 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當外接石英晶振時，電容C C2選 30Pf177。 10pF；當外接陶瓷振蕩器時，電容 C C2 選 47uF177。 10uF。 AT89S52 系統(tǒng)中晶振可在 0～ 24MHz 選擇。外接電 C C2 的大小會影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、 起振時間及溫度穩(wěn)定性。在設計電路板時，晶振和電容應靠近單片機芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。 在本硬件系統(tǒng)設計中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 的標準石英晶振，電容 C C2 為 47uF。 （ 3） EA接高電平，選用片內(nèi)程序存儲器。 （ 4） 單片機編程 溫度傳感器的選取 目前市場上溫度傳感器較多，有以下幾種： 方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器線性度、穩(wěn)定性等方面性能都很好， 其成本較高。 方案二：采用熱 敏電阻，選用此類元器件有價格便宜的優(yōu)點，但由于熱敏電阻的非線性特性會影響系統(tǒng)的精度。 方案三： DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達 ℃ 。此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設計要求。 比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點，因此選用方案三。 溫度傳感器 DS18B20的介紹 DS18B20[5]是 Dallas 半導體公司 推出的一線總線數(shù)字化溫度傳感器件，它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。此外，一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念 基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 12 DS18B20 測量溫度范圍為 55176。C ～ +125176。C ，在 10～ +85176。C 范圍內(nèi)，精度為 177。176。C 。DS1822 的精度較差為 177。2176。C 。現(xiàn)場溫度直接以 一線總線 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 DS18B20 可以程序設 定 9～ 12位的分辨率，精度為 177。176。C 。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是 DS18B20 的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為 177。2176。C ，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用 。 DS18B20 可用傳統(tǒng)方式供電 [6]，將外部電源連在 VDD 腳上，其工作電壓范圍為 ～， 也可以用數(shù)據(jù) 線供電，稱為寄生供電模式，電源由總線為高電平時 DQ 腳上的上拉電阻提供，此時 VDD 腳必須接地。在 12 位分辨率時，最多在 750ms 內(nèi)可以把溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字。并具有負壓特性，即當電源極性接反時，溫度計雖然不會正常工作，但卻不會因發(fā)熱而燒毀。 一、 DS18B20 的主要特性 （ 1）適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 （ 2）獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) （ 5） 測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177?！? （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 （ 7）在 9位分辨率時最多在 ， 12 位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 （ 8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字 溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 （ 9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 二、 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 圖 24為 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖 25 為 DS18B20 的引腳（ PR35 封裝）。 引腳 含義如下 ： (1)DQ： 數(shù)字信號輸入 /輸出端； 基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 13 (2)GND： 電源地； (3)VDD： 外接供電電源輸入 端（在寄生電源接線方式時接地）。 三、 DS18B20 工作原理 DS18B20 測溫原理如圖 26 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生 的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 26中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預置值。 圖 26 DS18B20 測溫原理 DS18B20 有 4個主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好 的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。 圖 24 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 25 DS18B20 引腳圖 基于單片機與 PC 機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計 14 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 表 23: DS18B20 溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這