【正文】 我們選用 。電阻 DZ3作為DS18B20的 I/O口的上拉電阻，在讀時(shí)隙結(jié)束時(shí)， I/O引腳將通過(guò)此上拉電阻拉回到高電平。 溫度采集電路與單片機(jī)的連接 本設(shè)計(jì)中使用 DS18B20溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度采集和轉(zhuǎn)化，其與單片機(jī)的連接圖如圖 48所示 [4]。 DS18B20僅在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便 DS18B20能傳輸數(shù)據(jù) [12]。在寫(xiě)時(shí)序中，主機(jī)將在拉低總線(xiàn) 15μs內(nèi)釋放總線(xiàn)，并向 DS18B20寫(xiě) “1”。所有的讀時(shí)隙最短必須持續(xù) 60μs，各個(gè)讀時(shí)隙之間必須保證最短 1μs的恢復(fù)時(shí)間。因此，在此 15μs內(nèi)，主機(jī)必須停止將 DQ引腳置低。 Read Power Supply（讀供電方式） B4H 主機(jī)發(fā)起此命令后每個(gè)讀數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)， DS1820發(fā)信號(hào)通知它的供電方式： 0為寄生電源方式， 1為外部供電方式。如果在此命令后主機(jī)產(chǎn)生讀時(shí)隙，那么只要器件在進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換就會(huì)輸出 0，轉(zhuǎn)換完成后在輸出 1。如果在此命令后產(chǎn)生讀時(shí)隙，那么只要器件在進(jìn)行復(fù)制就會(huì)輸出 0，復(fù)制完成后，再輸出 1。主機(jī)可以隨時(shí)發(fā)起復(fù)位脈沖以停止此操作。數(shù)據(jù)線(xiàn) DQ必須保持低電平至少 1μs，來(lái)自 DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時(shí)隙下降命令類(lèi)型 命令字節(jié) 功能說(shuō)明 Write Scratchpad（寫(xiě)暫存器） 4EH 此命令寫(xiě)暫存器中地址 2~4的 3個(gè)字節(jié)（ TH、 TL和配置寄存器）在發(fā)起復(fù)位脈沖之前， 3個(gè)字節(jié)都必須要寫(xiě)。 再來(lái)了解一下讀時(shí)隙。對(duì)于主機(jī)產(chǎn)生寫(xiě) “1”時(shí)隙的情況，數(shù)據(jù)線(xiàn)必須先被拉低，然后釋放，在寫(xiě)時(shí)隙開(kāi)始后的 15μs， 允許 DQ線(xiàn)拉至高電平。所有寫(xiě)時(shí)隙必須在 60μs以上（即由高拉低后持續(xù) 60μs以上），各個(gè)寫(xiě)時(shí)隙之間必須保證最短 1us的恢復(fù)時(shí)間。 首先了解寫(xiě)時(shí)隙。其中，除了應(yīng)答脈沖之外，均由主機(jī)產(chǎn)生。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 48 內(nèi)存操作命令與說(shuō)明 Table 48 Memory Operation Command and description 4） 數(shù)據(jù)處理 DS18B20要求有嚴(yán)格的時(shí)序來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整。 Scarch rom（搜索 rom） F0H 主機(jī)調(diào)用此命令，通過(guò)一個(gè)排除法過(guò)程，可以識(shí)別出總線(xiàn)上所有器件的 ROM序列號(hào)。 Skip rom（跳過(guò) rom） CCH 此命令用于單掛接總線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，可以無(wú)需提供 64位 ROM序列號(hào)皆可運(yùn)行內(nèi)存操作命令。只有序列號(hào)完全匹配的 DS18B20才能響應(yīng)后面的內(nèi)存操作命令，其他不匹配的將等待復(fù)位脈沖。主機(jī)可以提供 6種內(nèi)存操作命令，如表 48。詳細(xì)說(shuō)明如 表 47。 2） ROM操作命令 一旦總線(xiàn)主機(jī)檢測(cè)對(duì)應(yīng)答脈沖，便可以發(fā)起 ROM操作命令。主機(jī)釋放總線(xiàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升沿 [11]。 1） 初始化 單線(xiàn)總線(xiàn)上的所有操作均從初始化開(kāi)始，初始化過(guò)程如下。因此，必須采用軟件的方法來(lái)模擬單線(xiàn)的協(xié) 議時(shí)序。具體引腳說(shuō)明如圖 47，功能如表 46。 每一個(gè) DSl8B20包括一個(gè)唯一的 64位長(zhǎng)的序號(hào) ， 該序號(hào)值存放在 DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器 )中 ， 開(kāi)始 8位是產(chǎn)品類(lèi)型編碼 (DSl8B20 編碼均為 10H)， 接著的 48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào) ， 最后 8位是前面 56位的 CRC(循環(huán) 冗余校驗(yàn) )碼 ， DSl8B20中還有用于貯存測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8位存貯器 ， RAM編號(hào)為 0號(hào)和 1號(hào) ， 1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào) ，如果溫度為負(fù) ， 則 1號(hào)存貯器 ， 8位全為 1， 否則全為 0。 DS18B20 的 特性 與功能 DS18B20是 DALLAS公司生產(chǎn)的單線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，具有 3引腳 T0－ T2小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12位 A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，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 ；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可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(xiàn)上， CPU只需一根端口線(xiàn)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(xiàn)和邏輯電路。讀寫(xiě)和完成溫度變換所需要的電源可由數(shù)據(jù)線(xiàn)本身提供，而無(wú)需外部電源。 溫度傳感器選擇 在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常要用到溫度檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻，一般用來(lái)測(cè)量中高溫，輸出的是電壓，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度碼值，需要較多的硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試較為復(fù)雜，制作成本高。但在我看來(lái)了溫度提醒著我們穿衣保暖，關(guān)系著我們的身體健康。特別需要注意 X1和 X2兩端連接的晶振，該晶振頻率為 。 ， 時(shí)鐘數(shù)據(jù)的 I/O。 讀寄存器 寫(xiě)寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 10 秒 秒 00～ 59 83H 82H 10 分 分 00～ 59 85H 84H 12/24 0 10 時(shí) 時(shí) 1～ 12 AM/PM 0～ 23 87H 86H 0 0 10 日 日 1～ 31 89H 88H 0 0 10 月 月 1～ 12 8BH 8AH 0 0 0 0 0 周日 1～ 7 8DH 8CH 10 年 年 00～ 99 8FFH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 __ 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 46 單片機(jī)與時(shí)鐘芯片 DS1302連接圖 Figure 46 MCU and clock chip DS1302 connection diagram 該硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。因此，通過(guò)置寫(xiě)保護(hù)位，可以提高數(shù)據(jù)的安全性?？刂萍拇嫫鳎?8FH、 8EH）的位 7 是寫(xiě)保護(hù)位（ WP），其它 7 位均置為 0，在任何片內(nèi)時(shí)鐘 /日歷寄存器和 RAM，在寫(xiě)操作之前，WP 位必須為 0 位，否則將不可寫(xiě)入。當(dāng)該位置為 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該 位置為 0 時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。在 24 小時(shí)制式下，位 5 是第二個(gè) 10 小時(shí)位（ 20～ 23 時(shí)）。 小時(shí)寄存器（ 85H、 84H）的位 7 用于定義 DS1302 是運(yùn)行于 12 小時(shí)模式還是 24 小時(shí)模式。片內(nèi)各寄存器用各位的功能定義如表 45。對(duì)于單字節(jié)操作，包括命令字節(jié)在內(nèi)，每次為 2個(gè)字節(jié)，需要 16 個(gè)時(shí)鐘，對(duì)于時(shí)鐘 /日歷多字節(jié)模式操作，每次為 7 個(gè)字節(jié)，需要 72 個(gè)時(shí)鐘，而對(duì)于 RAM 多字節(jié)模式操作，每次則為 32 字節(jié)，需要多達(dá) 256 個(gè)時(shí)鐘，這里僅給出單字節(jié)讀寫(xiě)時(shí)序，如圖 45,多字節(jié)操作 方式與其類(lèi)似，只是且而跟的字不止一個(gè)。 為了啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸， CE引腳信號(hào)應(yīng)由低變高，當(dāng)把 CE驅(qū)動(dòng)到邏輯 1的狀態(tài)時(shí)， SCLK必須為邏輯 0,數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入，無(wú)論是讀同期還是寫(xiě)周期，也無(wú)論傳送方遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 式 是單字節(jié)還是多字節(jié)，都要通過(guò)控制字指定 40 字節(jié)的哪個(gè)將被訪(fǎng)問(wèn)，在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘同期把命令字（具有地址和控制信息的 8 位數(shù)據(jù)）裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出 數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿變化。當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě)時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)傳送的順序依次寫(xiě)入 8 個(gè)寄存器。 DS1302 的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式有兩種，一種 是單字節(jié)操作方式，一種是多字節(jié)操作方式。在控制字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 （ 0 位）開(kāi)始。 4. 第 0 位（最低有效位）：如果為 0,表示進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。當(dāng) A4～ A0＝ 31,為 時(shí)鐘字節(jié)方式選擇寄存器。當(dāng) A4～ A0＝ 7,為芯片寫(xiě)保護(hù)寄存器地址。 定義如下： 當(dāng)?shù)?6 位為 0 時(shí)，定義時(shí)鐘和其他寄存器的地址。 2. 第 6 位：如果為 0,則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)。每次數(shù)據(jù)的傳輸都是由控制字開(kāi)始 [9]。 DS1302 的控制字如表 44。 表 43 DS1302 引腳功能說(shuō)明 Table 43 DS1302 pin function 引腳號(hào) 名稱(chēng) 功能 1 VCC1 備份電源輸入 2 X1 輸入 3 X2 輸出 4 GND 地 5 RST 控制移位寄存器 /復(fù)位 6 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 7 SCLK 串行時(shí)鐘 8 VCC2 主電源輸入 DS1302 控制字和讀寫(xiě)時(shí)序說(shuō)明 在 編程過(guò)程中要注意 DS1302 的讀寫(xiě)時(shí)序， DS1302 是 SPI 總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式，它不僅要向寄存器寫(xiě)入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 X1 和X2 是振蕩源，外接 晶振。在主電源關(guān)閉的情況遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 引腳說(shuō)明 DS1302 封裝和引腳參照?qǐng)D 44。 主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 圖 43 復(fù)位電路 Figure 43 reset circuit 時(shí)鐘 /日歷電路 DS1302 簡(jiǎn)要說(shuō)明 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，若需要復(fù)位，一般都通過(guò)手動(dòng)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn) [5]。當(dāng)采用晶體為 12MHz 時(shí)，可取 C=10pF， R=10kΩ。在通電瞬間，電容 C通過(guò)電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以 復(fù)位。 圖 42 內(nèi)部 晶振 電路 Figure 42 internal clock circuit 復(fù)位電路 STC89C52 的復(fù)位引腳為 RESET，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò) 2 個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位操作。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波 信號(hào)。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 42 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。 表 41 Table 41 the and pins multiplexing function 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） 表 42 P3 口的第二功能表 Table 42 P3 second function table 端口引腳 第二功能 RXD(穿行輸出口 ) TXD(穿行輸入口 ) INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) WR(外部數(shù)據(jù)寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)讀選通 ) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 時(shí)鐘 電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用 于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。如 EA 端為 高電平（ Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序儲(chǔ)存器中的指令。欲使 CPU 僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序儲(chǔ)存器（地址為 0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 RST:復(fù)位輸入。 P3 除了作為一般的 I/O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，具體功能說(shuō)明如表 22。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。 FLASH 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序儲(chǔ)存器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器（例如執(zhí)行MOVXDPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。 FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。 FLASH 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，