【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 功能命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)。 訪問(wèn) DS18B20 必須嚴(yán)格遵守這一命 令序列，如果丟失任何一步或序列混亂，DS18B20 都不會(huì)響應(yīng)主機(jī)（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個(gè)命令，在這兩個(gè)命令后，主機(jī)都必須返回到第一步）。 a．初始化： DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個(gè)初始化序列開(kāi)始。由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當(dāng) DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。 b. ROM 命令： ROM 命令通過(guò)每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之 進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 34 所示，每個(gè) ROM 命令都是 8 bit 長(zhǎng)。 c. 功能命令： 主機(jī)通過(guò)功能命令對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀 /寫(xiě) Scratchpad 存儲(chǔ)器，或者啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。 DS18B20 的功能命令如表 37 所示。 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20中的編碼 (即 64位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，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 DS18B20 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 DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè) DS18B20工作 報(bào)警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過(guò)廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為 500ms(典型為200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 BEH 讀內(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 的第 4字節(jié)寫(xiě)上、下溫度 數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 15 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM中第 4字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將 E2PROM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”，外部供電時(shí) DS18B20發(fā)送“ 1” 表 37 (6)DS18B20 的信號(hào)方式 DS18B20 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類(lèi)型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě) 0、寫(xiě) 讀 0 和讀 1。除了應(yīng)答脈沖所有這些 信號(hào)都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)?？偩€上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)的低位在前。 ：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖 在初始化過(guò)程中，主機(jī)通過(guò)拉低單總線至少 480181。s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 (TX)。然后主機(jī)釋放總線并進(jìn)入接收 (RX)模式。當(dāng)總線被釋放后， 5kΩ的上拉電阻將單總線拉高。 DS18B20 檢測(cè)到這個(gè)上升沿后，延時(shí) 15181。s~60181。s，通過(guò)拉低總線60181。s~240181。s 產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化波形如圖 38 所示。 圖 38 初始化脈沖 在寫(xiě)時(shí)序期間，主機(jī)向 DS18B20 寫(xiě)入指令；而在讀時(shí) 序期間，主機(jī)讀入來(lái)自 DS18B20 的指令。在每一個(gè)時(shí)序，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀 /寫(xiě)時(shí)序如圖 39所示。 ? 寫(xiě)時(shí)序 存在兩種寫(xiě)時(shí)序：“寫(xiě) 1”和“寫(xiě) 0”。主機(jī)在寫(xiě) 1 時(shí)序向 DS18B20 寫(xiě)入邏輯1，而在寫(xiě) 0 時(shí)序向 DS18B20 寫(xiě)入邏輯 0。所有寫(xiě)時(shí)序至少需要 60181。s，且在兩次寫(xiě)時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫(xiě)時(shí)序均以主機(jī)拉低總線開(kāi)始。 產(chǎn)生寫(xiě) 1 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在 15181。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產(chǎn)生寫(xiě) 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平（至少 60181。s）。 在寫(xiě)時(shí)序 開(kāi)始后的 15181。s~60181。s 期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線 16 為高電平，則邏輯 1 被寫(xiě)入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0 被寫(xiě)入DS18B20。 ? 讀時(shí)序 圖 39DS18B20 讀 /寫(xiě)時(shí)序圖 DS18B20 只能在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才能向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少 60181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。 每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后，DS18B20 開(kāi)始在總線 上傳送 1 或 0。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。當(dāng)傳送 0 時(shí)， DS18B20 在該時(shí)序結(jié)束時(shí)釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。s 內(nèi)有效，因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開(kāi)始后的 15181。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 DS18B20 在使用時(shí) ， 一般都采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將 DS18B20 17 信號(hào)線與單片機(jī) 1 位 I/O線相連，且單片機(jī)的 1 位 I/O 線可掛接多個(gè) DS18B20 ，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。 (7)DS18B20 的溫度計(jì)算 DS18B20 允許通過(guò)程序?qū)鞲衅鞯姆直媛?,溫度報(bào)警的上、下限等參數(shù)進(jìn)行配置。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存存儲(chǔ)器和一個(gè)非易失性可擦除E178。PROM。速暫存存儲(chǔ)器共有 8 個(gè)字節(jié) (byte),每個(gè)字節(jié) 8 位 (bit)。 根據(jù)溫度的計(jì)算方法如下 : S S S S S = 11111 b 溫度值 : T = [ (MSB and 7) 256 + LSB] ℃ SSSSS = 00000 b 溫度值 : T = [ (256 MSB) 256 LSB] ℃ 如果 ,存儲(chǔ)器高位寄存器 MS 的 S S S S S 均為 1 ,則被測(cè)溫度為正值 ,用上面第 1 個(gè)公式來(lái)計(jì)算溫度。如果存儲(chǔ)器高位寄存器 MSB 的 S S S S S 均為 0,則被測(cè)溫度為負(fù)值 ,用上面第 2 個(gè)公式來(lái)計(jì)算溫度。在這里 ,有兩點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意 :一是公式中中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為二進(jìn)制 ,在計(jì)算口號(hào)內(nèi)計(jì)算完成后應(yīng)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制 。二是這里的7 與 是假設(shè)傳感器的分辨率設(shè)置 時(shí)的計(jì)算值。如果分辨率的設(shè)置值不是 ,那么就應(yīng)當(dāng)作相應(yīng)的變化。第 3 和第 4 個(gè)字節(jié)分別用來(lái)存放溫度報(bào)警的上限 (TH)和下限值 (TL)。 DS18B20 在完成溫度變換后 ,會(huì)將所測(cè)溫度值與貯存在 TH和 TL內(nèi)的上下限值相比較 ,如果測(cè)溫結(jié)果高于 TH或低于 TL,DS18B20內(nèi)部的告警標(biāo)志就會(huì)被置位 ,表示溫值超出了測(cè)量范圍。并且該值在掉電后不會(huì)丟失 ,而是記憶其設(shè)定的上下限值。第 5 字節(jié)是配置寄存器 ,如表 所示 ,該寄存器用于對(duì)溫度轉(zhuǎn)換值的分辨率進(jìn)行設(shè)置。其中 ,最高位用于設(shè)置傳感器是工作模式還是測(cè)試模式 ,是生產(chǎn)廠家為便于檢驗(yàn)使用。其出廠時(shí)的默認(rèn)值為 0,為工作模式 (即用戶使用時(shí)的模式 )。并且在用戶使用中 ,該位總是保持為 0。 R1 與 R0 確定傳感器的分辨率 ,如表 所 示 ,DS18B20 有 4 種分辨率可供選擇。使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)置 ,出廠時(shí)的默認(rèn)設(shè)置是 12 位。最后 5 位總保持為 1 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中要求實(shí)現(xiàn)的功能，我選擇了 4X4=16 個(gè)鍵盤(pán)的矩陣鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置溫度的上、下限值，此鍵盤(pán)設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)設(shè)置要求，所以我選擇此鍵盤(pán)完成本設(shè)計(jì)。 ①矩陣鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)： 鍵盤(pán)實(shí)際上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，平時(shí)按鍵開(kāi)關(guān)總是處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)按 18 下鍵時(shí)它才閉合。矩陣鍵盤(pán)又稱行列式鍵盤(pán)，這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。它的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的波形如圖 311 所 示。 圖 311鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的波形圖 ②矩陣鍵盤(pán)工作原理： 在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖 312 所示。 在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵 來(lái)連通。利用這種行列矩陣結(jié)構(gòu)只需 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有N*M 個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。 這樣，一個(gè)端口就可以構(gòu)成 4X4=16 個(gè)按鍵，比直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，圖 312 中 ,行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了 。 圖 312 鍵盤(pán)電路原理圖 ③鍵盤(pán)按鍵的判斷： 上面是一個(gè) 4x4 的鍵盤(pán)，公用 4+4=8 條接口線，如果按下鍵 8，則第一行的 19 線與第一列的線接通，當(dāng)前第一行如果 是低電平則第一列也輸出低電平，而其他沒(méi)有的列輸出為高電平，根據(jù)行列線的電平，就可以判斷按下的鍵的行位置。 a）判斷有無(wú)鍵按下。 b）去除鍵的機(jī)械抖動(dòng)。方法是判別到有鍵按下，延時(shí) 10ms 在讀，如仍有鍵按下，再確定為鍵按下，否則為抖動(dòng)。 c）判別按下鍵的鍵號(hào)。 d） CPU對(duì)鍵的一次閉合只作一次處理。方法是等鍵釋放后再把鍵值作有效處理。 列掃描法識(shí)別鍵號(hào)的工作原理如下： 將第 0 列變?yōu)榈碗娖剑溆嗔袨楦唠娖?，輸出編碼為 1110。然后讀取行的電平，辨別第 0 列是否有鍵按下。在第 0 列上若有某一個(gè)按鍵按下，則相應(yīng)的行被拉到 低電平，則表示第 0 列和此行相交的位置上有鍵按下。若沒(méi)有任一條行線為低電平，則說(shuō)明列上無(wú)鍵按下。 將第 1 列變?yōu)榈碗娖?，其余列為高電平，輸出編碼為本 1101。然后通過(guò)輸入口讀取各行的電平。檢測(cè)其中是否有變?yōu)榈碗娖降男芯€。若有鍵按下，則進(jìn)而辨別哪一行有鍵按下，確定按鍵位置。 將第 2 列變?yōu)榈碗娖?，其余列為低電時(shí)平，輸出編碼為本 1011。辨別是否有哪一行按鍵按下的方法同上。 將第 3 列邊為第電平，其余列為低電平時(shí)，輸出編碼為本 0111。辨別是否有哪一行按鍵按下的方法同上。 顯示電路設(shè)計(jì) ①溫度顯示工作原理： LCD1602 可以采用兩種方式與單片機(jī)連接，一種是采用 8 位數(shù)據(jù)總線 D0—D7， 和 RS、 R/W、 EN 三個(gè)控制端口 ；另一種是 只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送 。 本實(shí)驗(yàn)將使用并采用 八 位數(shù)據(jù)方式來(lái)控制 1602 顯示 ，如圖 313 所示 : 20 圖 313 AT89C51 與 LCD1602接口電路圖 進(jìn)行 LCD 設(shè)計(jì)主要是 LCD 的控制 /驅(qū)動(dòng)和外界的接口設(shè)計(jì)?？刂浦饕峭ㄟ^(guò)接口與外界通信、管理內(nèi) /外顯示 RAM，控制驅(qū)動(dòng)器，分配顯示數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)主要是根據(jù)控制器要求，驅(qū)動(dòng) LCD 進(jìn)行顯示?？刂破鬟€常含有內(nèi)部 ASCII 字符庫(kù)，或可外 擴(kuò)的大容量漢字庫(kù)。 AT89C51 的 與 LCD1602 的使能端 E 相連， 與讀寫(xiě)選擇端 R/W 相連， 與 RS 相連，當(dāng)使能端使能時(shí)，再通過(guò)命令選擇端來(lái)控制讀數(shù)據(jù)，寫(xiě)數(shù)據(jù)，寫(xiě)命令?？刂?P2 端口與 LCD1602A 的數(shù)據(jù)端口相連，傳輸數(shù)據(jù)。 ② LCD1602 的性能參數(shù) LCD1602A 的管腳排列如圖 31它共有 16 個(gè)腳，各引腳功能如下： VSS： 電源地 VDD：電源正極 VL：液晶顯示偏壓信號(hào)， 對(duì)比度調(diào)整端， 接地時(shí)最高，接正電源最低，可接 10K 電位器調(diào)整 RS: 寄存器選擇，高電平選擇數(shù) 據(jù)寄存器 低電平選擇指令寄存器 R/W 讀 /寫(xiě)選擇端，高電平讀操作，低電平寫(xiě)操作 E 使能信號(hào)， 當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 BLA 背光源正極 圖 BLK 背光源負(fù)極 圖 314 LCD1602A的管腳 D0~D7 數(shù)據(jù)端口 芯片的主要技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用配置 ： 顯示容量： 16 2個(gè)字符 芯片工作電壓： ～ 工作電流： () 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： （ WXH） mm 21 表 315LCD1602A主要技術(shù)參數(shù) 表LCD 1602A顯示模式 表 317 LCD1602A顯示開(kāi) /關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào)， 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇端（ H/L） 6 E 使能信號(hào) 7