【文章內(nèi)容簡介】 保了更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。 表 33 DS18B20 存儲器映像表 存儲器 位 溫度 LSB 1 溫度 MSB 2 TH 用戶字節(jié) 1 3 TL 用戶字節(jié) 2 4 配置寄存器 5 保留 6 保留 7 保留 8 CRC 9 暫存存貯器是按 8 位字節(jié)存儲器來組織的， 前 兩個字節(jié)包含溫度信息；第 3和第 4個字節(jié)分別是 TH 和 TL的易失性拷貝，且在每一次上電復(fù)位時被刷新； 第5 個字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率； 6， 7， 8的 三 個字節(jié)沒有使用，但是在讀回時它們呈現(xiàn)為邏輯全 1； 第 9個字節(jié)讀出前面8個字節(jié)的 CRC 碼，用來校驗數(shù)據(jù)，從 而保證通信數(shù)據(jù)的正確性 [7]。 DS18B20 通過使用在板 onboard 溫度測量專利技術(shù)來測量溫度，溫度測量電路的方框圖見下圖 33所示 ： 非易 失性存儲器 TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 11 圖 33 溫度測量電路 DS18B20通過門開通期間內(nèi)，低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時鐘周期個數(shù)計數(shù)來測量溫度。同時門開通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定，計數(shù)器預(yù)置對應(yīng)于 55℃ 的基數(shù)。如果在門開通期結(jié)束前計數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器仍被預(yù)置到 55℃的數(shù)值。 同時計數(shù)器用斜率累加器電路所決定的值進(jìn)行預(yù)置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，這種電路是必需的。時鐘 再次使計數(shù)器計值，至它達(dá)到零。如果門開通時仍未結(jié)束，那么此過程再次重復(fù)。 斜率累加器用于補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性，以產(chǎn)生高分辨率的溫度測量。通過改變溫度每升高一度計數(shù)器必須經(jīng)歷的計數(shù)個數(shù)，來實行補(bǔ)償。因此為了獲得所需的分辨率，計數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（ 斜率累加器的值 ） 都必須事先知道。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令之后，開始啟動轉(zhuǎn)換 。 轉(zhuǎn)化完成后的溫度值以 16 位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在前，高位在 后，數(shù)據(jù)格式以℃ /LSB 形式表示。溫度值格式如表 34 所示： 當(dāng)符號位 S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)； 當(dāng)符號為 S=1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計算其對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù) 。表 35說明了輸出數(shù)據(jù)與測量溫度的關(guān)系 [8]： 12 表 34 溫度值格式表 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 26 25 24 表 35 模數(shù)轉(zhuǎn)換對應(yīng)值 溫度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 十六進(jìn)制表示 125℃ 00000011 11010000 07D0H 85℃ 00000101 0101 0000 0550 ℃ 00000001 10010001 0191H ℃ 00000000 10100010 00A2H ℃ 00000000 00001000 0008H 0℃ 00000000 00000000 0000H ℃ 11111111 11111000 FFF8H ℃ 11111111 0101 1110 FF5EH ℃ 11111110 01101111 FE5FH 55℃ 11111111 10010010 FC90H DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，把測得的溫度值與 RAM 中的 TH 和 TL 內(nèi)容作比較，若 TTH 或 TTL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)的報警搜索命令作出響應(yīng)，因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度 并進(jìn)行報警搜索。 4） CRC 的產(chǎn)生 總線上的主機(jī)可以根據(jù) ROM的前 56位計算出 CRC的值，并把它與存貯在DS18B20內(nèi)的 CRC值進(jìn)行比較，以判斷 ROM的數(shù)據(jù)是否已被主機(jī)正確地接收。 CRC的等效多項式函數(shù)為 ： CRC=x8+x5+x4+1 DS18B20也利用與上述相同的多項式函數(shù)，產(chǎn)生一個 8位 CRC值并把此值提供給總線的主機(jī)，以確認(rèn)數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送。在使用 CRC來確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的每一種情 13 況中，總線主機(jī)必須使用上面給出的多項式函數(shù)計算 CRC的值，并把計算所得的值或者與 DS18B20中的 8位 CRC值比較，或者 與 DS18B20中計算得到的 8位 CRC值比較。 CRC值的比較和是否繼續(xù)操作都由總線主機(jī)來決定。當(dāng)存儲在 DS18B20內(nèi)或由DS18B20計算得到的 CRC值與總線主機(jī)產(chǎn)生的值不相符合時，在 DS18B20內(nèi)沒有電路來阻止命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。 總線 CRC可以使用如圖 34所示的一個移位寄存器和異或 （ XOR） 門組成的多項式產(chǎn)生器來產(chǎn)生。 圖 34 單線 CRC 編碼 目前，單片機(jī)的種類很多， MCS51 8 位單片機(jī)系列、 MCS96 16 位單片機(jī)系列，還出現(xiàn)了 32 位單片機(jī)。位數(shù)越高，運(yùn)算速度越 快。由于 Intel 公司的這種 MCS 系列的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)、極好的兼容性和其最徹底的技術(shù)開放政策，許多電器商、半導(dǎo)體商 （ 如： ATMEL, PHLIPS, ANANOG DEVICES, DALLAS 等 ） 以 MCS 系列單片機(jī)的基本內(nèi)核為內(nèi)核開發(fā)了眾多芯片。其中，以 MCS51 系列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為核心的單片機(jī)更是品種繁多，統(tǒng)稱為 8051 和 80C51（ CHMOS 工藝 ） 。 本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上速度要求不是很高， 8位單片機(jī)即可。因此，選用 MCS51系列單片機(jī)?？紤]到功耗問題 （ 如 ： 8051 功耗為 630mw，而 80C51 為 120mw） ，本系統(tǒng)選用 CHMOS 工藝的芯片。又因本系統(tǒng)需要處理數(shù)量較大的數(shù)據(jù)，程序占用空間也較大，而對定時器 計 數(shù)器和中斷源的數(shù)量要求不多。結(jié)合現(xiàn)有的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng) （ 偉福仿真器 E6000） ，本系統(tǒng)選用 80C51 系列 單片機(jī) 。 下面對 I/O 并行口進(jìn)行說明： P0 口： P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 端口，每位能驅(qū)動 8個 LS 型 14 TTL 負(fù)載。共有 8 條引腳，有兩種不同功能。第一種是 8031 不帶片外存儲器，P0 口可以作為通用 I/O 口使用，用于傳送 CPU 的輸入輸出數(shù)據(jù)。這時，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得 到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性：第二種是 8031 帶片外存儲器， P0口在 CPU訪問片外存儲器時先用于傳送片外存儲器的低 8 位地址，然后傳送 CPU對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù) [9]。 P1 口： P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 1/O 端口，在 P1 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向 P1口鎖存器 （ 地址 90H） 寫入全 1，此時 P1口引腳由內(nèi)部上拉為高電平。當(dāng) P1 口作為通用 I/O 口使用時， ～ 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳輸用戶的輸入或輸出數(shù)據(jù)。 P2 口： P2 口也是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口 。 P2 口 的每一位能驅(qū)動 （ 吸收或輸出電流 ） 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。它也有兩種功能。第一功能是可以作為通用 I/O 口使用；第二功能是和 P0 口第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但不能 像 P0 口那樣傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。 P3 口：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，第一功能和 P0， P1，P2 的第一功能相同，第二功能作為控制用，每個引腳功能并不完全相同 [10]，如表 36 所示： 表 36 P3 口各位功能表 P3口的位 第二功能 注釋 RXD 串行數(shù)據(jù)接收口 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 INT0 外部中斷 0 輸入 INT1 外部中斷 1 輸入 T0 計數(shù)器 0 的外部輸入 T1 計數(shù)器 1 的外部輸入 WR 外部 RAM的寫選通信號 RD 外部 RAM的讀選通信號 15 LED顯示器簡介 通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)。可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數(shù)碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆 畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 （一） LED 顯示器結(jié)構(gòu) 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片按圖 12 排列而成的?？蓪崿F(xiàn) 0～ 9 的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED 貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是 LED 芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好φ 30μ m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路 板與反射罩對位粘合，然后固化。反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實封兩種。實封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號顯示）。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只 LED 發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。 （ 3）單片集成式 多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。 （ 4）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （ 5）矩陣管（發(fā)光二極管點陣）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。 （二） LED 顯示器分類 16 （ 1） 按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2～ 3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá) （ 英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。（ 2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。（ 3）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 （ 4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。 （三） LED 顯示器的參數(shù) 由于 LED 顯示器是以 LED 為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于 LED 顯示器內(nèi)含多個發(fā)光二極管，所以需有兩個特殊參數(shù)，第一、 發(fā)光強(qiáng)度比 （ 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在 ～ 間，最大不能超過 ）第二、 脈沖正向電流 （ 若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為 IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于 IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大） LED顯示器工作原理 發(fā)光二極管一般為砷化鎵半導(dǎo)體二極管，在發(fā)光二極管兩端加上正電壓，發(fā)光二極管發(fā)光。而數(shù)碼管 LED 是由若干個二極管組合而成的，一般的 “ 8” 字型LED 由 “ a， b， c， d， e， f， g， dp” 8個發(fā)光二極管組成，如圖 35所示，每個發(fā)光二極管稱為一個字段。 圖 35 七段 LED 結(jié)構(gòu)及外形圖 七段 LED 有共陰極和共陽 極兩種結(jié)構(gòu)形式。 顯示電路一般分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類。 （ 1） 共陽極接法 17 把發(fā)光二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接 Vcc，當(dāng)某陰極端為低電平時，該發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。 （ 2） 共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接 GND，當(dāng)某陽極端為高電平時，該段 發(fā) 光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。 七段 LED包含七段發(fā)光二極管和小數(shù)位發(fā)光二極管，共需 8位 I/O口線控制，其代碼為一個字節(jié)。七段 LED 字型碼見表 37 所示。 表 37 七段 LED 字形碼 顯示字符 共陰極 字形碼 共陽極 字形碼 顯示字符 共陰極 字形碼 共陽極 字形碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H R 31H CEH 7 07H F8H y 6EH 9