【正文】 當 溫度高于或者低于 用戶 設定的溫度上下限時。 圖 54 溫度測量電路 LED 顯示電路 單片機 I/O的應用最典 型的 就 是通過 I/O口與 LED數(shù)碼 管構(gòu)成顯示電 路， 本設計 LED顯示 模 塊電 路如下圖 55所 示。本設計 采用的是后一種方法。一種是 VCC接外部電源， GND接地， I/O口與單片機；另一種則是用寄生電源供電。分辨率設定及用戶設定的 報警溫度存儲在EEPROM中， 掉電后依然保存?！耙痪€總線”體積更小，使用電壓更寬、更經(jīng)濟、全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路里 。在本設計中 采用由外 21 部方式產(chǎn)生時鐘的方法形成時鐘電路，如 圖 53所示。 單片機內(nèi)部是由許多的 邏輯器件 組成的，這些邏輯器件彼此之間默契的配合需要按照嚴格的節(jié)拍來操作，這種節(jié)拍就是 時序， 單片機的時序可以由內(nèi)部時鐘提供或者由外部的晶振提供。單片機初次啟動 后，片內(nèi) RAM為隨機值 。 另外 復位后的 21個特殊 功能寄存器 狀態(tài)為確定值。 上 表中 A為 00H，表 明已被清零； PSW為 00H， 表明工作寄存器組為 0組 ； SP為 07H， 表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 地址為 07 單元的內(nèi)存 ， 根據(jù)堆棧操作先入后出法則，第一個被推入到堆棧的 數(shù)據(jù)存儲在地址單元為 08H 中。 S52單片機復位后進 入初始化狀態(tài)， 其復位后 寄存器的狀 態(tài)見表 51所 示。 S2R210K+ C31 0 U FV C CR E S E T 圖 52 按鍵復位電路 20 單片機復位后的狀態(tài) 系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的 第一步，使單片機回到默認的初始狀態(tài) 。 按鈕復位的電路如 圖 52 所示。 本設計采用的是 是在 RST端和正 電源 Vcc之間接一個按鈕 ，并接一個 10K的電阻來分壓。單片機系統(tǒng)的復位方式有 兩種： 按 鍵 復位和上電復位 。 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜 斜斜 斜L E D 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜 圖 51 系統(tǒng)硬件框圖 單片機復位電路 常用 的兩種復位電路 單片機在啟動時都需 要復位， 復位的目的 以使 單片機 從初態(tài)開始工作 。 19 第 5 章 溫度檢測系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng)總體構(gòu)成 本系統(tǒng)通過溫度傳感器將現(xiàn)場溫度傳至單片機，并將采集到的溫度與用戶設定的目標溫度，進行比較是否超越極限以此控制蜂鳴器自動報警，從而達到檢測溫度的目的，其主要由溫度采集 模塊 、LED顯示 模塊 、鍵盤輸入 模塊以 及報警 模塊 等組成。當寫周期開始時，主機把總線拉低 1us表示寫周期開始。 M A S T E R R E A D “ 0 ” S L O T1 u s T r e c ∞M A S T E R R E A D “ 1 ” S L O T1 5 u s 1 5 u s 3 0 u s1 5 u s 1 u s1 W I R E B U SM A S T E R S A M P L E SM A S T E R S A M P L E SV C CG N D圖 46 DS18B20 的讀時序 DS18B20的寫 時序 DS18B20的寫時 序 分為 寫 1時序和寫 0時 序 ，其寫時 序如圖 47所示 [23,24]。 當 微處理器開始 讀 DS18B20 中的 數(shù)據(jù)時， 微處理器就 把總線拉低 ， 在 將總線拉低至少 15us 后開始 釋放 總線，以便讓微處理器在隨后至少 45us的時間內(nèi)對總線上的數(shù)據(jù)進行采樣， 若總線上為高電平讀出 DS18B20中的 數(shù)據(jù) 為“ 0”，若為高電平則讀出的數(shù)據(jù)為“ 1”。主機接收到從機的應答脈沖，說明單總線器件在線。主機釋放總線時，會產(chǎn)生一個上升沿。初始化 時序如圖 37 所示， 脈 沖使單片機知道，總線上有 1wire 設備，且準備就緒。DS18B20的 數(shù)據(jù) 與 命 令的傳輸都是低位在 前 [22]。 DS18B20 嚴格的 通信協(xié)議 確保了 數(shù)據(jù) 的 正常 傳輸，該 協(xié)議規(guī)定了 以下幾種 操作 時序： 初始化 時序、讀時序 、寫時序。R1與 R0用來設置分辨率 ，如下表 44示。 其中配置寄存器的格式如下表 43所示。接著的 48位是該 DS18B20唯一的序列號，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余檢驗碼 。 64位 ROM用于數(shù)據(jù)校驗， 溫度傳感器是 DS18B20的內(nèi)部測溫設備，溫度報警觸發(fā)器用 來設置溫度報警的上下值，配置寄存器用來設置 使用 DS18B20時的工作方式及溫度的分辨率。 D A L L A SD S 1 8 B 2 01 2 3G N D D Q V C C1N CN CV D DD QN CN CN CG N DD S 1 8 B 2 0 Z8 P I N S O I C ( 1 5 0 m i l )12348765圖 43 DS18B20 外形結(jié)構(gòu)圖 DS18B20內(nèi)部 結(jié) 構(gòu)如圖 44 所示。 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20的引 腳排列如 圖 43所示， 它 具有 3腳 PR35封裝和 8腳 SOIC封裝兩 種封裝模式。 （ 8） 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。最高精度可達到 ℃ 。 ℃。 （ 4） 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) ，沒有外圍電路。 （ 2） 在與微處 理器連接時僅需要 一根 I/O線。 下面將分別介紹其功能特點，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法。 DS18B20 介紹 溫度傳感器 DS18B20 是美國 DALLAS 半導 體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器。當一條總線上有多個單總線設備時，系統(tǒng)主機可以通過不同的序列號來識別總線上掛著的不同設備。 設備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，這樣允許設備不發(fā)送數(shù)據(jù)時釋放總線，以便其他設備使用總線，其內(nèi)部等效電路 ， 如圖 42所示。 任何單總線系統(tǒng)都包括一臺主機和一個或多個從機。 單總線 接口的硬件結(jié)構(gòu) 單總線只有一根數(shù)據(jù)線 。 近年來 DALLAS半 導體公司推出了 單總線（ 1Wire Bus）技術(shù) ,與目前多數(shù)標準串行數(shù)據(jù)通信方式不同，它采用單根信號線，且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。而 SCI總線 則 是以異步 方式 。 1WIRE 總線技術(shù) 單總線技術(shù)概述 目前常 用的微機與外設串行總線主要有我們熟悉的 I2C總線， SPI總線， SCI總線。 數(shù)據(jù)查詢 ： AT89S52單 片機 用 Data Palling表示 一個寫 周期結(jié)束為特征，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的一個字節(jié)，則 出的數(shù)據(jù)的最高 位（ ）是 原來寫入字節(jié)最高位的反碼。 定時 器 0 和 定時器 1的標志 位 TF0 和 TF1在定時器溢出那個機器周 期的 S5P2 狀態(tài) 置位，而會在下一個機器周期才 查詢到該中斷標志。 如果EXEN2=1，定時器 2完 成相同的操作，而 當 T2EX引腳 外部輸入 信號發(fā)生 1至 0負 跳變時，也出 現(xiàn) TH2和 TL2中的值分 別被捕獲 到 RCAP2H和 RCAP2L中。 捕 捉 方式 ： 在捕 捉 方式下，通 過 T2CON 控制位 EXEN2來選 擇兩種方式。由 于識 別 1 至 0 的跳變需要 2 個機器周期（ 24 個振蕩周期） ，因此，最高計數(shù)速率為振蕩頻 率的1/24。 在計數(shù)工作方式時 ，當 T2引腳上 外部輸入信號產(chǎn)生 由 1至 0的下 降沿時，寄存器 的值加 1， 在這種工作方式下，每個機器周期 的 5SP2 期 間，對外部輸入進行采樣。定 時器 2 有三種工作方 式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數(shù)）和波特率發(fā)生器 ，工作 模式 由 T2CON的 相關位 選擇。 定時器 2是一個 16位的 定時 /計數(shù)器。 XTAL2： 振蕩器 反相放大器的輸出端。 在 flash編程期間， EA也接收 12V的 Vpp電壓 。為使能從 0000H到 FFFFH的 外部程序存儲器讀取指令，EA必須接 GND。 PSEN： 外部 程序 存儲器選通信號 是外部程序存儲器 選通信號，當 AT89S52從 外部程序存儲器 執(zhí)行外部代碼 時， PSEN在 每個機器周期 被激活 兩 次 ， 而 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ， PSEN將不被 激活。該位置位后，只有一 條 MOVX和 MOVC 指 令才能 將 ALE 激 活 。 一般情況下， ALE 以 時鐘振蕩頻率 的 1/6 輸 出固定的脈沖信號，可 用來作為外部定時器或始終使用，然而，特別強調(diào)，在每次 訪問外部數(shù)據(jù)存 儲器時 ， ALE脈沖 將跳過。 ALE/PROG：地 址鎖存控制信 號 （ ALE）是 訪問外部程序存儲器時， 鎖存低 8位地 址的輸出脈沖。特殊寄存 器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO位 可以使此功能無效 。 在晶振 工作時， RST腳持續(xù) 2個機器周期高電平將使單片機復位。 表 42 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外 中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時 /計數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 在 falsh編 程和校驗 時， P3口 也接收一些 控制信號。 作為輸入使用時， 被外部拉低的 引腳由于內(nèi)部電阻的原因， 將 輸出電流（ IIL）。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯 電平 。 在 Flash編程 或校驗 時， P2也 接收高 位地址和一些控制信號。 在訪問外部程序存 儲器或 16位地 址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí) 行 MOVX DPTR）時， P2口 送 出高 8 位地 址數(shù)據(jù)。 P2 口： P2 口 是 一個帶有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出 緩沖級可驅(qū) 動 4 個 TTL 邏輯 電平 。 此外 ， 可分別作為定時 /計數(shù) 器 2的 外部計數(shù)輸入 （ ） 和 定時 /計數(shù)器 2的 觸發(fā)輸 入 （ ）， 具體 如 表 41所示。對端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 在 Flash編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻 。P0口具有內(nèi) 部上拉 電 阻 。 10 ( T 2 E X ) P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4( M O S I ) P 1 . 5( M I S O ) P 1 . 6( S C K ) P 1 . 7R S T( R X D ) P 3 . 0( T X D ) P 3 . 1( I N T 0 ) P 3 . 2( I N T 1 ) P 3 . 3( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5( W R ) P 3 . 6( R D ) P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N D P 2 . 0 ( A 8 )P 2 . 1 ( A 9 )P 2 . 2 ( A 1 0 )P 2 . 3 ( A 1 1 )P 2 . 4 ( A 1 2 )P 2 . 5 ( A 1 3 )P 2 . 6 ( A 1 4 )P 2 . 7 ( A 1 5 )P S E NA L E / P R O GE A / V P PP 0 . 7 ( A D 8 )P 0 . 6 ( A D 7 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 3 ( A D 3 )P 0 . 2 ( A D 2 )P 0 . 1 ( A D 1 )P 0 . 0 ( A D 0 )V C C( T 2 ) P 1 . 0P D I P 圖 41 AT89S52 引腳圖 P0口 ： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。 主要管腳有： VCC(40): 電源 GND(20)： 接地 XTAL1（ 19腳） 和 XTAL2（ 18腳 ） 為 振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz晶 振。 該 器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng) ,功能強大的 AT89S52 單片機可為 用戶提供許多較復雜的應用控制 場合 解決方案 。 表 31給出 了部分溫度與數(shù)字輸出對應關系 [9]。如 +85℃的數(shù)字輸 出 0550H， +℃的 數(shù)字輸出 為 00A2H， ℃的數(shù)字 輸 出為 FF5EH。 如下 圖 32所 示。 DS18B20上電 后默認的分辨 率是 12 位， 當 DS18B20 接收到總線上單片機 發(fā)來的溫度轉(zhuǎn)換 命令（ 44H）后 ，DS18B20就開 始進行溫度的轉(zhuǎn)換。 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