【文章內(nèi)容簡介】 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 6 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外 部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 DS18B20 DS18B20 的主要特性 ? 適應電壓范圍更 寬，電壓范圍為 ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 ? 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。 ? 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。 ? 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)。 ? 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。 ℃。 ? 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。 ? 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 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。 ? 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。 ? 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。 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 7 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構 圖 32 為 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構圖，表示出了 DS1820 的主要部件。 DS1820 有三個主要數(shù)字部件： 1） 64 位激光 ROM， 2）溫度傳感器， 3）非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。器件用如下方式從單線通訊線上汲取能量：在信號線處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。 DS1820 也可用外部 5V 電源供電源供電。 DS18B20 工作原理 如圖 33 所示，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。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。 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 8 DS18B20 硬件連接圖如下所示 : 圖 34 DS18B20 硬件連接圖 復位電路的設計 單片 機的復位電路如圖 35 所示。該復位電路采用手動復位與上電復位相結(jié)合的方式。當按下按鍵 S1 時， VCC 通過 R2 電阻給復位輸入端口一個高電平，實現(xiàn)復位功能，即手動復位。上電復位就是 VCC 通過電阻 R2 和電容 C 構成回路，該回路是一個對電容 C1 充電和放電的電路，所以復位端口得到一個周期性變化的電壓值，并且有一定時間的電壓值高于 CPU 復位電壓，實現(xiàn)上電復位功能。 圖 35 單片機的復位電路 功能鍵 上電后 ,進入上限值設置 ,此時 D4 燈發(fā)光，通過加減、切換位和負號鍵可以設置溫度值，設置好后按確定鍵進入下限設置，下限 設置好之后按下確定鍵進入溫度采集部分，并顯示當前溫度，此過程中，再次按下確定鍵可進入設置環(huán)境。 功能鍵部分連接圖如圖 36 所示： 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 9 圖 36 功能鍵部分連接圖 此次的設計要求數(shù)碼管采用串口進行數(shù)據(jù)傳輸，所以使單片機串口工作在方式 0，即 8 位移位寄存器輸入／輸出方式，外接移位寄存器 74LS164 以擴展 I／ O 端口。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8 位并行數(shù)據(jù)輸出，引腳 RXD[P3． 0]和 TXD[P3． 1]分別作 74ls164 的數(shù)據(jù)輸入端和同步時鐘脈沖輸入端。每一個時鐘信號的上升沿加到 74LS164 的 CP 端時，移位寄存器將串口輸出的數(shù)據(jù)移入一位， 8 個時鐘脈沖過后串口輸出的 8 位二進制數(shù)全部移入第一片 74LS164，通過Q0Q7 并行輸出。 使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74LS164，擴展并行的 I／ O 口。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口， 74L164 的 13（ Q7）接下一位移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端即可。管腳數(shù)碼管直接接在 74LS164 的輸出腳上，單片機通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至 74LS164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應的 數(shù)字。 對于單片機，當發(fā)送完一個字節(jié)后， TI 會置位，開始發(fā)送下一個字節(jié)必須將 TI清零。部分程序如下： /******************************************************************** * 名稱 : void Display(uchar *T,uchar N) * 功能 : 串口發(fā)送并顯示 * 輸入 : *T：所要顯示的數(shù)據(jù)數(shù)組； N：所要顯示的數(shù)據(jù)符號位 * 輸出 : 無 **********************************************************************/ void Display(uchar *T,uchar N) 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 10 { uchar Num。 Num=0。 while(Num=2) //連續(xù)發(fā)送 3 個字節(jié) { if(N==1) SBUF=tab[T[Num]]amp。0x7f。 //負值顯示負號 else SBUF=tab[T[Num]]。 while (!TI)。 //沒發(fā)送完一個字節(jié)，則清中斷標志 Num++。TI=0。 }。 TI=0。//發(fā)送完畢，清中斷標志 74LS164 硬件連接圖如圖 37 所示： 圖 37 74LS164 硬件連接圖 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 11 4 系統(tǒng)軟件設計 程序開始對串口和單片機各個端口等進行設置，之后進入溫度上下限設置，并進行判斷是否設置正確，若正確則進行溫度采集，并進行判斷是否超出設置范圍，若超出則紅色 LED 發(fā)光報警。具體流程圖如圖 41 所示： 圖 41 軟件設計流程圖 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 12 DS18B20讀取數(shù)據(jù)流程 單片機訪問 DS18B20 必須遵守， DS18B20 復位 執(zhí)行 ROM 指令 執(zhí)行 DS18B20 功能指令。而在單點上，可以直接跳過 ROM 指令。 DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度默認為 12 位，而分辨率是 。 DS18B20 溫度讀取函數(shù)參考步驟： DS18B20 開始轉(zhuǎn)換： 1)DS18B20 復位； 2)寫入跳過 ROM 的字節(jié)命令， 0xCC； 3)寫入開始轉(zhuǎn)換的功能命令， 0x44； 4)延遲大約 750~900 毫秒。 DS18B20 讀暫存數(shù)據(jù)： 1)DS18B20 復位； 2)寫入跳過 ROM 的字節(jié)命令， 0xCC； 3)寫入讀暫存的功能命令， 0xee； 4)讀入第 0 個字節(jié) LS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的低八位； 5)讀入第 1 個字節(jié) MS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位 6)DS18B20 復位，表示讀取暫存結(jié)束。 數(shù)據(jù)求出十進制： 1)整合 LS Byte 和 MS Byte 的數(shù)據(jù)； 2)判斷是否為正負數(shù)（可選）； 3)求得十進制值，正數(shù)乘以 ，一位小數(shù)點乘以 ，二位小數(shù)點乘以 ； 4)十進制的“個位”求出。 具體流程圖如圖 42 所示： 圖 42 讀取數(shù)據(jù)流程圖 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設 計 Ⅲ 13 5 仿真、測試及結(jié)果分析 在 Keil C51 環(huán)境下對程序進行編輯和編譯，在 Proteus ISIS 環(huán)境下連接電路圖，二者結(jié)合進行系統(tǒng)的調(diào)試。軟件仿真通過后進行硬件面包板連線，將 Kile 編譯生成的 Hex文件下載值 AT89C51 單片機內(nèi)，硬件連接應分模塊進行連接，一部分調(diào)試通過后再進行下一模塊的連接和調(diào)試。不能一次連接全部器件，否則一旦出現(xiàn)問題，會比較難檢查。 Keil 基本環(huán)境如圖 51 所示： 圖 51 Keil 基本環(huán)境圖 MCS51 單片機軟件 Keil C51 開發(fā)過程為： 1).建立一個工程項目，選擇芯片，確定選項。 2).建立匯編源文件或 C