【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)入空閑模式的那條指令后面的一條指令。 其二是通過(guò)硬件復(fù)位可以將空閑工作模式終止。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)， CPU通常是從激活空閑模式那條指令的嚇一跳指令開(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（ 24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 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)生意外寫(xiě)入，激活空閑狀態(tài)的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。 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)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但并沒(méi)有因此改變 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，但必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 AT89S52單片機(jī)具有一些極限參數(shù)： （ 1） 工作溫度 ： 55攝氏度至 +125攝氏度 （ 2） 儲(chǔ)藏溫度： 65攝氏度至 +150攝氏度 （ 3） 任一引腳對(duì)地電壓： + （ 4） 最高工作電壓： （ 5） 直流輸出電流： 表 31 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 溫度傳感器的 選擇 DS18B20 的特點(diǎn) 及選擇原因 DS18B20是美國(guó) DALLAS公司繼 DS1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字式溫度傳感器，它在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 之前產(chǎn)品有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便、更令人滿意的效果。 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 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。 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源； GND為地信號(hào)； VDD 為可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 在硬件上， DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 VCC接外部電源，GND接地， I/O與單片機(jī)的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) UDD、GND接地， I/O接單片機(jī) I/O。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O口 線要接5KΩ 左右的上拉電阻 . DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 圖 31 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 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)。 其具 有 9 條特點(diǎn) ： （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （ 2）溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 ℃。 （ 3）零待機(jī)功耗。 （ 4）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 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （ 5）在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 6）用戶可定義報(bào)警設(shè)置。 （ 7）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序 限定溫度的器件。 （ 8） 結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可 64 位 ROM 和 單 線 接 口 存儲(chǔ)器與控制邏輯 高速緩存 溫度傳感器 8 位 CRC 發(fā)生器 配置寄存器 高溫觸發(fā)器 低溫觸發(fā)器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 DS18B20作為新型的一線器件，能夠方便的和中心 處理 器進(jìn)行連接， 并具有很大的擴(kuò)展空間。溫度范圍較廣，使得整體的測(cè)溫范圍能大幅度的上升，零待機(jī)消耗更是起到了節(jié)能的作用。利用用戶能自定義報(bào)警設(shè)置這一特點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能上得到很大的便利，同時(shí)極強(qiáng)的抗干擾性能使得溫度的檢測(cè)更加準(zhǔn)確，作為溫度計(jì)最基本的要求，準(zhǔn)確必須滿足。這些好處使得 DS18B20最終被選擇。 DS18B20 的測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 32 所示， 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量 .計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對(duì)應(yīng) 的一個(gè)基數(shù)值。 首先用 DS1820 提供的讀暫存寄存器指令 (BEH)讀出以 ℃ 為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位 (LSB)，得到所測(cè)實(shí)際溫度整數(shù)部分 T 整數(shù)，然后再用 BEH 指令讀取計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)剩余值 M 剩余和每度計(jì)數(shù)值 M 每度，考慮到 DS1820 測(cè)量溫度的整數(shù)部分以 ℃ 、 ℃ 為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度 T 實(shí)際可用下式計(jì)算得到： T 實(shí)際 =(T 整數(shù)－ ℃ )+(M每度－ M 剩余 )/M 每度 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 圖 32 DS18B20 測(cè)溫原理圖 顯示器的選擇 由于設(shè)計(jì)中要求同時(shí)顯示測(cè)試溫度、溫度上限、溫度下限和開(kāi)機(jī)時(shí)間，因此顯示屏首先要能夠一次性容納這些字符。工作電壓不能太高，與單片機(jī)的連接方式需要簡(jiǎn)單，顯示準(zhǔn)確。本設(shè)計(jì)中采用的是 1602 型 LCD 液晶屏能夠很好的滿足這些要求。 此液晶屬于 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 。 LCD 液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要 2～ 3 伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無(wú)法比擬的，同時(shí)可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲 線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼 LED 顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 1602 擁有很多出色的優(yōu)點(diǎn)： (1) 顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫(huà)質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。 (2) 數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單操作也很低溫度系數(shù)晶振 高溫度系數(shù)晶振 預(yù)置 斜率累加器 計(jì)數(shù)器 1 =0 計(jì)數(shù)器 2 =0 比較 預(yù)置 溫度寄存器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 方便。 (3) 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng) IC上，因而耗電量比其他器件要小很多。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 4 電路原理 整個(gè)設(shè)計(jì)的 電路包括了 最小系統(tǒng)電路 、 溫度控制電路 、 溫度顯示電路 、 按鍵電路 和報(bào)警電路 五部分 電路 組成。 晶振電路與復(fù)位電路 晶振電路和復(fù)位電路與單片機(jī)連接構(gòu)成最小系統(tǒng)電路，如何選取合適的引腳，選取何種連接方式都至關(guān)重要。因此需要了解 AT89S52 的引腳特點(diǎn)。 圖 41 AT89S52單片機(jī)引腳圖 在晶振電路中，主要用到了 XTAL1 和 XTAL2 兩個(gè)引腳。 （ 1） 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。 （ 2） XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 在晶振電路中， AT89S52 具有兩種晶振方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘 振 蕩方式，但需要在 引腳 外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 1030pf。另一河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 種是外部時(shí)鐘方式，即將 XTAL1 接外部時(shí)鐘， XTAL2 腳懸空。本設(shè)計(jì)的晶振電路如圖 42所示。 圖 42 晶振電路 單片機(jī)的晶振頻率采用 ，加兩個(gè) 30pF 電容。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出 ，外接石英晶體和振蕩電容，構(gòu)成了片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式。而振蕩周期指的就是單片機(jī)外接石英晶體振蕩器的周期。當(dāng)時(shí)鐘起振后，產(chǎn)生一定的頻率的時(shí)鐘信號(hào) ，單片機(jī)的 CPU 在時(shí)鐘信號(hào)的控制下能一步一步完成自己的工作，同時(shí)與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的周期還有振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。 電容 C1 和 C2 主要用于校正波形，振蕩器的作用主要是產(chǎn)生時(shí)鐘振蕩。而整個(gè)電路的作用則是為了產(chǎn)生自激振蕩。 對(duì)于復(fù)位電路， AT89S52 有兩種復(fù)位方式，分別是上點(diǎn)復(fù)位和按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位，即利用一個(gè)復(fù)位電容和按鍵的組合使得復(fù)位變得更加直接和簡(jiǎn)單。 引腳 RST 作用是復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在按下按鍵后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，十分方便。 在復(fù)位電路中添加按鍵主要是為了能夠使得復(fù)位更加方便，電容主要是在復(fù)位后進(jìn)行充電，而上拉電阻起到限流的作用，保護(hù)了電路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 圖 43 復(fù)位電路 溫度 采集 電路 溫度控制電路主要運(yùn)用到了 DS18B20 和 AT89S52。 如何使兩者連接實(shí)現(xiàn)功能是溫度控制電路的主要設(shè)計(jì)目的。 圖 44 DS18B20管腳圖 在硬件上， DS18B20 與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 VCC 接外部電源，GND 接地， I/O 與單片機(jī)的 I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) UDD、GND 接地， I/O 接單 片機(jī) I/O。內(nèi)部寄生電源 I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電阻 。這里采用的是第一種連接方法 ,如圖 45所示 : P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 圖 45 溫度 采集 電路 傳感器數(shù)據(jù)采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)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(shí) DS18B20的 1腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式考慮到實(shí)際應(yīng)