【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P P3 端口，對(duì)應(yīng)的引腳分別是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32 根 I/O 線。每根線可以單獨(dú)用作輸入或輸出。 ① P0 端口，該口是一個(gè) 8位漏極開路的雙向 I/O 口。在作為輸出口時(shí)，每根引腳可以帶動(dòng) 8個(gè) TTL 輸入負(fù)載。當(dāng)把“ 1” 寫入 P0 時(shí)，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當(dāng)對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P0 可用作多路復(fù)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(duì) Flash 存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)， P0 用于接收代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，則輸出代碼字節(jié)；此時(shí)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(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“ 1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上 拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址。 另外， 與 可以配置成定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入端（ ）與定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入端（ ），如表 21所示。 表 21 P1 口管腳復(fù)用功能 端口引腳 復(fù)用功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)算器 2的外部輸入端） T2EX（定時(shí)器 /計(jì)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(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“ 1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。 P2 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令 ）時(shí)，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(chǔ)器 （ 如執(zhí)行 MOVX @RI 指令 ） 時(shí)，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(gè)訪問期間不會(huì)改變。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P2 口也接收高位地址或一些控制信號(hào)。 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(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫“ 1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電 位，此時(shí)可用作輸入口。 P3 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 在 AT89S52 中，同樣 P3 口還用于一些復(fù)用功能，如表 22 所列。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P3口還接收一些控制信號(hào)。 表 22 P3 端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳 復(fù)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(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 復(fù)位輸入端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗定時(shí)器（ Watchdog）溢出后，該引腳會(huì)保持 98 個(gè)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(rèn)狀態(tài)，是復(fù)位高電平輸出功能使能。 。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，這個(gè)輸出信號(hào)用于鎖存低字節(jié)地址。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，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(hào)，可用于外部定時(shí)或時(shí)鐘。但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過一個(gè) ALE 脈沖。在需要時(shí)，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(shí) ALE 才被激活。在單片機(jī)處于外部執(zhí)行方式時(shí)，對(duì) ALE 屏蔽位置“ 1”并不起作用。 程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)。它用于讀外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) AT89S52 在執(zhí)行來自外部存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期 PSEN 被激活 2 次。在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 的每次存取中， PSEN 的 2次激活會(huì)被跳過。 。為了確保單片機(jī)從地址為 0000H～ FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)被鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序時(shí)， EA應(yīng)接到 Vcc。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，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(shí)鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。 （ 2） AT89S52 單片機(jī) 最小系統(tǒng) [4]電路圖如圖 23所示。 圖 23 單片機(jī) AT89S52 最小系統(tǒng) 基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 （ 1） 復(fù)位電路： 單片機(jī)上電時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出 RST 引腳連個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的電平而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)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(jìn)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(huì)有效復(fù)位。電容 C 可取 10~33uF，電阻 R 可取 ~10kΩ。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，C取 22uf,R 取 ，充電時(shí)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(bǔ)償電容 C C2 選 47uF 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶振時(shí)，電容C C2選 30Pf177。 10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時(shí)，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(huì)影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、 起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)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(shè)計(jì)中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 的標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器。 （ 4） 單片機(jī)編程 溫度傳感器的選取 目前市場(chǎng)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(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱敏電阻的非線性特性會(huì)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(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ 。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(diǎn)其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 比較以上三種方案，方案三具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此選用方案三。 溫度傳感器 DS18B20的介紹 DS18B20[5]是 Dallas 半導(dǎo)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(chǎng)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(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念 基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 DS18B20 測(cè)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(chǎng)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(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 DS18B20 可以程序設(shè) 定 9～ 12位的分辨率，精度為 177。176。C ?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)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(jià)格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是 DS18B20 的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為 177。2176。C ，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)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(shí) DQ 腳上的上拉電阻提供，此時(shí) VDD 腳必須接地。在 12 位分辨率時(shí)，最多在 750ms 內(nèi)可以把溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字。并具有負(fù)壓特性，即當(dāng)電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)雖然不會(huì)正常工作，但卻不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。 一、 DS18B20 的主要特性 （ 1）適應(yīng)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(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)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(cè) 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177。℃ （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 。 （ 7）在 9位分辨率時(shí)最多在 ， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 （ 8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字 溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 。 （ 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)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(bào)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(hào)輸入 /輸出端； 基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 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(shí)接地）。 三、 DS18B20 工作原理 DS18B20 測(cè)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(hào)送給計(jì)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(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生 的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖 26中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 圖 26 DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 有 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)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(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)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(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：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。 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(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這