【文章內容簡介】 T1） 作定時器時對內部機械周期脈沖計數(shù)，作計數(shù)器時對外部脈沖計數(shù)。 它們有四種工作方式，由寄存器 TMOD 設置。 表 36 TMOD寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 T1 T0 C/T：定時器或計數(shù)器功能選擇位，等于 1 時為計數(shù)方式， 等于 0 時為定時方式。 表 37 工作方式 M1 M0 工作方式 方式說明 0 0 0 13 位定時器 /計數(shù)器 0 1 1 16 位定時器 /計數(shù)器 1 0 2 具有自動重裝初值的 8 位定時器 /計數(shù)器 外圍電路設計 振蕩器設計 89 系列單片機和 51 系列單片機一樣，在內部有一個振蕩器，可以用作 CPU的時鐘源，但是 89 系列單片機也允許采用外部振蕩器，外部振蕩器產生的信號加到振蕩信號的輸入端，就可以用作單片機 CPU的時鐘源，在本次設計中采用了內部時鐘電路。這種方式的結構緊湊，成本低廉，可靠性高 。振蕩器的等效電路如圖所示。本系統(tǒng)采用 的石英晶振 ,由于這里選用了石英晶振，所以電容的選取沒有太嚴格的要求，這里選用 30PF。如圖 33: Y11 1 . 0 5 9 2 M HC13 0 P FC23 0 P FX T A L 2X T A L 1 圖 33 晶振電路 共 42 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 振蕩周期為： 1/ us 機器周期 約 為： 1us AT89S51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU停止工作。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 復位電路設計 復位是一個單片機系統(tǒng)不可少的電路，由于程序出錯或外界干擾常會使程序失控，必須要人工干預使單片機開始重新執(zhí)行程序。當單片機的 RST 腳出現(xiàn)10ms 的高電平，單片機就實現(xiàn)復位。 復位電路一般有兩種 ， 上電復位和上電與開關復合復位。這里采用開關和上電復合復位方式。如圖 34： R9+ 5 vR 1 710S6C410uF8 . 2 KR S T 圖 34 復位電路 上電時 +5V電源立即對單片機供電，同時對電容充電，充電過程中， RESET端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機復位；當按下開關時，電容通過電阻 R17 放電，電壓通過 R17， R9 加在 RESET 端， RESET 端出現(xiàn)一個 ，由于人的動作不會太快，這個脈沖會維持幾 10ms，使單片機復位。 系統(tǒng)電源電路 本系統(tǒng)需要的電壓有 +5V~+12V?，F(xiàn)在電源集成器件很多也很便宜，所以本系統(tǒng)選用已有的集成電源器件。集成電源器件主要有一下幾種：線性穩(wěn)壓器件、開關形穩(wěn)壓器件、線性穩(wěn)壓器件便宜，它要求輸入電壓不能波動太大。開關穩(wěn)壓器件價格高，其輸入電壓可在很大范圍變化。 共 42 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 綜合本系統(tǒng)電網(wǎng)電壓的波動不會太大，便宜的線性穩(wěn)壓器完全能滿足要求。所以本次設計的電源是自己購買，只要滿足系統(tǒng)要求。 溫度采集系統(tǒng) 本系統(tǒng)的溫度 采集應用的是美國 DALLAS半導體公司推出的 DS18B20溫度傳感器，它是第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供處理器處理。 溫控芯片 DS18B20 信息經過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線（和地）。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。 因為每一個 DS18B20 有唯一的系列號（ silicon serial number） 因此多個DS18B20 可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應用范圍包括 HVAC 環(huán)境控制，建筑物、設備或機械內的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 ： ? 獨特的單線接口，只需 1 個接口引腳即可通信 ? 多點（ multidrop）能力使分布式溫度檢測應用得以簡化 ? 不需要外部元件 ? 可用數(shù)據(jù)線供電 ? 不需備份電源 ? 測量范圍從 55℃至 +125℃增量值為 ℃。等效的華氏溫度范圍是 67176。 F 至257176。 F ? 增量值為 176。 F ?以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 ?在 1 秒典型值內把溫度變換為數(shù)字 ? 用戶可定義的，非易失性的溫度告警設置 ? 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） ? 應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類產品，溫度計或任何熱敏系統(tǒng) 共 42 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ： ? GND：地 ? DQ：數(shù)字輸入輸出 ? VDD：可選的 VDD ? NC：空引腳 表 38 DS18B20引腳介紹 DS18B20使用中注意事項 ： 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，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： （ 1） DS18B20 從測溫結束到將溫度值轉換成數(shù)字量需要一定的轉換時間，這是必須保證的，不然會出現(xiàn)轉換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。 （ 2）在實際使用中發(fā)現(xiàn)，應使電源電壓保持在 5V左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度與實際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，經過試驗發(fā)現(xiàn)，一般在 5V左右。 （ 3）較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果，在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 （ 4）在 DS18B20 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤 認為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應用中并非如此，當單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 （ 5）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤，當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米膠合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要由總線分布電容使信號波形產生畸變造成的。因此，在用 DS18B20 進行長距 離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 （ 6）在 DS18B20 測溫程序設計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀 引 腳 8 腳 SOIC 引 腳 PR35 符號 說 明 5 1 GND 地 4 2 DQ 單線運用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳：漏極開路。 3 3 DDV 可選 VDD 引腳。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eA2D at e: 1 6 A pr 2 0 08 S he e t o f F ile : Q :\溫度制電阻爐改后 .d db D ra w n B y:NC1NC2VDD3DQ4GND 5NC6NC7NC8U4D S 18 B 2 0 共 42 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)，這一點在進行 DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地 。 溫度測量 溫度測量電路的方框圖見圖 35 所示： 圖 35溫度測量電路 DS18B20 通過門開通期間內低溫度系數(shù)振蕩器經歷的時鐘周期個數(shù)計數(shù)來測量溫度，而門開通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。計數(shù)器予置對應于 55℃的基數(shù)，如果在門開通期結束前計數(shù)器達到零，那么溫度寄存器它也被予置到 55℃的數(shù)值將 — 增量，指示溫度高于 55℃。 同時，計數(shù)器用鈄率累加器電路所決定的值進行予置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進行補償，這種電路是必需的。時鐘再次使計數(shù)器計值至它達到零。如果門開通時間仍未結束，那么此過程再次重復。 鈄率累加器用于補償振蕩器溫度特性的非線性，以產生高 分辯率的溫度測量。通過改變溫度每升高一度，計數(shù)器必須經歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償。因此，為了獲得所需的分辯率，計數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（鈄率累加器的值）二者都必須知道。 此計算在 DS18b20 內部完成以提供 ℃的分辯率。溫度讀數(shù)以 16 位、符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供。表 39 說明輸出數(shù)據(jù)對測量溫度的關系。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。 DS18b20 可以以 ℃的增量值，在 ℃至 +125℃的范圍內測量溫度。對于應用華氏溫度的場合，必須使用查找表或變換系數(shù)。 注意，在 DS18b20 中，溫度是以 1/2℃ LSB （最低有效位）形式表示時，產生以下 9 位格式： 共 42 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 最高有效（符號）位被復制到存儲器內兩字節(jié)的溫度寄存器中較高 MSB 的所有位，這種“符號擴展”產生了如表 39 所示的 16 位溫度讀數(shù)。 以下的過程可以獲得較高的分辯率。首先，讀溫度，并從讀得的值截去 ℃位 (最低有效位 )。這個值便是 TEMP_READ。 然后可以讀留在計數(shù)器內的值。此值是門開通期停止之后計數(shù)剩余 C O U N T _ PE R _ C C O U N T _ R E M A I N )T E M PR A T U R E T E M P _ R E A D 0 . 2 5 + C O U N T _ PE R _ C（（ 溫 度 ） =（ COUNT_REMAIN）。所需的最后一個數(shù)值是在該溫度 處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（ COUNT_PER_C