【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 執(zhí)行程序。 表 特殊功能寄存器 Storage of special function 特殊功能寄存器 初始態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPH 00H TH0 00H DPL 00H TLO 00H IP xxx00000B TH1 00H IE 0xx00000B TH1 00H TMOD 00H TCON 00H SCON xxxxxxxxB SBUF 00H P0P3 1111111B PCON 0xxxxxxxB EA/VPP： 當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此 期間外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi) 程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源(VPP)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸 入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘*******畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器， 外接石英晶體及電容 C1， C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容 C1， C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性?？梢圆捎猛獠繒r(shí)鐘 ,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。 芯片擦除：整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 AT89C51 閑散節(jié)電模式 AT89C51 有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專(zhuān)用寄存器 PCON 中的 PD 和 IDL 位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。 IDL 是閑散等待方式，當(dāng) IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需要同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD 和 IDL同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。在閑散工作模式狀態(tài)，中央處理器 CPU 保持睡眠狀態(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)，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。閑散模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。終止閑散工作模式的方法有兩種，一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL 被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。程序會(huì)首先影響中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序，并緊隨 RETI 指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入閑散工作模式，那條指令后面的一條指令。二是通過(guò)硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。需要注意的是：當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止閑散工作模式時(shí)，中央處理器 CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止中央處理器 CPU 訪問(wèn)片內(nèi) RAM，而允許訪問(wèn)其他端口，為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生的意外寫(xiě)入 ， 激 活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令 [2]。 AT89C51 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)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將從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)間以使振蕩器從新啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 ***：基于低能耗單片機(jī)的數(shù)字體溫計(jì)設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn) 8 本設(shè)計(jì)中，利用單片機(jī)的 口接 DS18B20 的 通訊端，單片機(jī)的 P0 口及 、 口接 LCD1602 液晶顯示屏， 口接按鍵， 口接蜂鳴器。 溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 性能 (1) 可 以 用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： ~； (2) 測(cè)溫范圍 為 ： 55~+125℃ ； (3) 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℃ ； (4) 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字； (5) 負(fù)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 是 不能正常工作。 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。 DS18B20 的管腳排列如 圖 所示 : 圖 DS18B20 外形圖 [3] Appearance of DS18B20 *******畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 引腳定義： (1) DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2) GND 為電源 地； (3) VDD 為外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線方式時(shí)接地 )。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 6 4 位R O M和單 線接 口存 儲(chǔ) 器 和 控 制 器高 速 緩 存存 儲(chǔ) 器8 位 C R C 生 成 器溫 度 靈 敏 原 件低 溫 觸 發(fā) 器 T L高 溫 觸 發(fā) 器 T H配 置 寄 存 器電源檢測(cè) 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) Inside structure of DS18B20 相關(guān)數(shù)據(jù) DS18B20 溫度值格式表 ： 表 溫度格式表 Form of temperature layout bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte S S S S S 26 25 24 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 5 位為 0；如果溫度小于 0，這5 位為 1。 ***：基于低能耗單片機(jī)的數(shù)字體溫計(jì)設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn) 10 表 溫度數(shù)據(jù)表 Form of temperature data 溫度 數(shù)字輸出 (二進(jìn)制 ) 數(shù)字輸出 (十六進(jìn)制 ) +125oC 00000000 11111010 00FAH +25 oC 00000000 00110010 0032H +1/2 oC 00000000 00000001 0001H 0 oC 00000000 00000000 0000H 1/2 oC 11111111 11111111 FFFFH 25 oC 11111111 11001110 FFCEH 55 oC 11111111 10010010 FF92H DS18B20 寄存器配置 溫度值分辨率設(shè)置表 ： 表 溫度值分辨率設(shè)置表 Form of distinguishability R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換 時(shí)間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。單片 機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后 。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 2 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 *******畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 DS18B20 暫存寄存器分布 Form of temporary storage of DS18B20 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 0 溫度值高位 1 高溫限值 TH 2 低溫限值 TL 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 檢驗(yàn) 8 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 表 ROM 指令表 [4] Form of ROM instruct 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20ROM 中的編碼 符合ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DSB1820 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備 搜索ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20的個(gè)數(shù)和 ,識(shí)別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過(guò)ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 報(bào) 警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 ***：基于低能耗單片機(jī)的數(shù)字體溫計(jì)設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn) 12 表 RAM 指令表 Form of ROM instruct 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動(dòng) DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為 500ms（典型為 200ms）。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 讀暫存器 0BEH 內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫(xiě)暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫(xiě)上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。 重調(diào)EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié)。 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20的供電模式。寄生供電時(shí) DS18B20發(fā)送 “0”，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送 “1”。 DS18B20 使用中注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)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(wèn)題： (1) 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 (2) 在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此 [5]。當(dāng)單總線上所掛DS18B20 超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 (3) 連接 DS18B20 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)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(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在?DS18B20 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)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(wèn)題。 (4) 在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和 軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。