【文章內(nèi)容簡介】 微控制器在整個時隙中將總線拉低；而寫 1 時隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時隙起始后 15us 釋放總線。 DS18B20 的寫時序 ： ③ 讀時隙 DS18B20 器件僅在主機發(fā)出讀時隙時，才向主機傳 輸數(shù)據(jù)。所以在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時隙，以便 DS18B20 能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有的讀時隙至少需要 60us，且在兩次獨立的讀時隙之間，至少需要 1us 的恢復(fù)時間。每 個讀時隙都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1us。在主機發(fā)起讀時隙之后， DS18B20器件才開始在總線上發(fā)送 0 或 1，若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平。若發(fā)送為 0，則拉低總線當發(fā)送 0 時， DS18B20 在該時隙結(jié)束后，釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)，在起始時隙之后保持有效時間為 15us。因而主機在讀時 隙期間，必須釋放總線。并且在時隙起始后的15us 之內(nèi)采樣總線的狀態(tài)。 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要 60us 才能完成。 DS18B20 的讀時序 ： 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 11 DS18B20 控制方法 DS18B20 有 10 條控制命令，如（表 4）所示： 表 4 DS18B20 控制命令 ROM 操作命令 指令 說明 讀 ROM 命令（ 33H） 讀 DS18B20 的序行號 搜索 ROM 命令（ F0H） 識別總線上各器件的編碼 匹配 ROM 命令（ CCH） 用于多個 DS18B20 的定位 跳過 ROM 命令（ CCH） 此命令執(zhí)行后，存儲器操作將針對總線上所有操作 報警搜索 ROM 命令 （ ECH） 僅溫度超限的器件對此命令做出響應(yīng) RAM 操作命令 指令 說明 溫度轉(zhuǎn)換（ 44H） 啟動溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器（ BEH） 讀全部暫存器內(nèi)容 寫暫存器（ 4EH） 寫暫存器第 2， 3 和 4 個字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器（ 48EH） 將暫存器中的 TH， TL 和配置寄存器內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中 讀 EEPROM（ B8H） 將 TH， TL 和配置寄存器內(nèi)容從 EEPROM中回讀至?xí)捍嫫? DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如（圖 6） 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 12 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 04 .7 KGN D GN D GN DVC CVC C單 片機.... 圖 6 DS18B20 與單片機的接口 電路 CPU 芯片及電路 主控制器 AT89C51 的基本結(jié)構(gòu) 單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。其結(jié)構(gòu)框圖如（圖 7）所示。 （圖 7） AT89C51 基本結(jié)構(gòu)圖 AT89C51 引腳及其功能 （ 1）工作電源與地 Vcc（ 40）：電源 +5V? Gnd（ 20）：地 （ 2）時鐘 XTAL1（ 19）：內(nèi)部振蕩器輸入端 XTAL2（ 18）：內(nèi)部振蕩器輸出端 （ 3）并行 I/O 口 ① — (3932) 通用 I/O 口 P0 / A0A7 / D0D7。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 13 ② — ( 18 ) 通用 I/O 口 P1 ③ — (2128) 通用 I/O 口 P2 / A8A15 ④ — (1017) 通用 I/O 口 P3 / 第二功能 （ 10）： RXD 串行口數(shù)據(jù)接收 （ 11）： TXD 串行口數(shù)據(jù)發(fā)送 （ 12）： INT0 外中斷 0 （ 13）： INT1 外中斷 1 （ 14）： T0 計數(shù) /定時器 0 的外部計數(shù)脈沖輸入 （ 15）： T1 計數(shù) /定時器 1 的外部計數(shù)脈沖輸入 （ 16）： WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫控制信號 （ 17）： RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀控制信號 顯示電路 顯示電路采用靜態(tài)顯示， 3 位共陽 LED 數(shù)碼管。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用 單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法，單片機中 CPU 的開銷小。 （ 1） LED 的靜態(tài)顯示 實際使用的 LED 顯示器通常由多位構(gòu)成，對多位 LED 顯示器的控制包括字行控制和字位控制，在靜態(tài)顯示方式下，沒一位顯示器的字行控制是獨立的，分別接到一個 8 位 I|O 接口上，字位控制線連在一起，接地或 5 伏。 （ 2） LED 顯示器及接法 通常所說的 LED 顯示器由 7 個發(fā)光二極管組成，故也稱 7 段 數(shù) 碼管 ，此外顯示器還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點，故有時也稱八段 LED 顯示管，通過 7 段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字，字母及其他符號。 LED顯示器中的發(fā)光二極管有 2 種接法 : （ 1）共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極，使用時，公共陽極接 +5 伏，這樣，陽極輸入端低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平則不點亮， （ 2）共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極，使用時，公共陰極接地，這樣，陽極輸入端高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平則不點亮。 精度調(diào)試 AT89C51 單片機邊沿觸發(fā)中斷響應(yīng)時刻的測量 ： 由于 AT89C51 系列具有很強的片內(nèi)功能和指令系統(tǒng)，因而使單片機的應(yīng)用發(fā)生了一個飛躍，這個系列的產(chǎn)品也很快成為世界上第二代的標準控制器。 51 系列單片機有 5 個中斷源，其中有 2 個是外部輸入中斷源 INT0 和 INT1?？捎芍袛嗫刂萍拇嫫?TCON 的 IT1（ ）和 IT0（ ）分別控制外部輸入中斷 1 和中斷 0 的中斷觸發(fā)方式。若為 0，則外部輸入中斷控制為電平觸發(fā)方式；若為 1，則控制為邊沿觸發(fā)方 式。這里是下降沿觸發(fā)中斷。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 14 單片機外部輸入的中斷觸發(fā)電平是 TTL 電平。對于 TTL 電平， TTL 邏輯門輸出高電平的允許范圍為 ~5 V，其標稱值為 V；輸出低電平的允許范圍為0~ V，其標稱值為 V[2]，在 V 與 V 之間的是非高非低的中間電平。 這樣，在實際應(yīng)用中，假設(shè)單片機外部中斷引腳 INT0 輸入一路由＋ 5 V 下降到 0 V 的下降沿信號，單片機在某個時鐘周期采樣 INT0 引腳得到 V 的高電平；而在下一個時鐘周期到來進行采樣時，由于實際的外部輸入中斷觸發(fā)信號由高電平變?yōu)榈碗?平往往需要一定的時間，因此，檢測到的可能并非真正的低電平（小于 V），而是處于低電平與高電平之間的某一中間電平，即 ~ V的某一電平。 系統(tǒng)整體硬件電路 溫度計電路設(shè)計原理圖如（圖 2）所示，控制器使用單片機 AT89C51，溫度 傳感器使用 DS18B20，用 3 位共陽 LED 數(shù)碼管以動態(tài)掃描實現(xiàn)溫度顯示 。 圖 2 中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛 時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 15 圖 2 設(shè)計原理圖 第 3 章 軟件的設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值， 溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見（圖 10）所示。 圖 10 主程序流程圖 初始化 調(diào)用顯示子程序 1S 到？ 初次上電 讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 N Y N Y 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 16 顯示電路的框圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高