【正文】 h ROM（ 符合 ROM） [55h] 此命令后繼以 64 位的 ROM 數據序列，允許總線主機對多點總線上特定的 DS18B20尋址。此命令只能在總線上僅有一個 DS18B20 的情況下可以使用。所有ROM操作命令均為 8 位長。存在脈沖讓總 線控制器知道 DS18B20 在總線上且已準備好操作。 單總線上的所有處理均從初始化序列開始。一般情況下的溫度值應該為 9 位，但因符號位擴展成高 8 位，所以最后以 16 位補碼形式讀出。芯片內部還有斜率累加器，可對頻率的非線性度加以補償。 DS18B20 內部的低溫度系數振蕩器能產生穩(wěn)定的頻率信號；同樣的， 高溫度系數振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號。測溫結束時，這 9位數據轉存到暫存存儲器的前兩個字節(jié)中，符號位占用第一字節(jié)， 8位溫度數據占據第二字節(jié)。1/2LSB ，即 ℃。在計數器 2停止計數后，比較器將計數器 1 中的計數剩余值轉換為溫度值后與 ℃ 進行比較，若低于 ℃ ，溫度寄存器的最低位就置 0；若高于 ℃ ， 最低位就置 1；若高于 ℃ 時，溫度寄存器的最低位就進位然后置 0。計數器 1的預置數也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值增加 1℃ 計數器所需要的計數個數。以后計數器 1 每一個循環(huán)的預置數都由斜率累加器提供。 初始時，溫度寄存器被預置成 55℃ ，每當計數器 1 從預置數開始減計數到 0 時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1℃ ，這個過程重復進行，直到計數 器 2 計數到 0 時便停止。 VCC DQ GND 高速緩存儲存器 8 位 CRC 生成器 儲存器和控制器 溫度靈敏器件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 64 位ROM和單線接口 電源檢測 配置寄存器 第 16 頁 共 40 頁 圖 310 DS18B20的測溫原理 框圖 工作過程及時序 DS18B20 內部的低溫度系數振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數器 1提供一頻率穩(wěn)定的計數脈沖。減法計數器 1 對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器 1的預置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數器 1 的預置將重新被裝入，減法計數器 1重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到減法計數器 2計數到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。 *RST I/O SCLK 第 15 頁 共 40 頁 內部結構及引腳 圖 38 DS18B20內部結構圖 圖 39 DS18B20引腳排列 測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 39 所示，圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器 1，高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數門，當計數門打開時， DS18B20 就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數，進而完成溫度測量。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據實際要求通過簡單的編程實現 9～ 12 位的數字值讀數方式。具體的讀寫時序參考圖 35，但是請注意，無論是哪種同步通訊類型的串行接口，都是對時鐘信號敏感的，而且一般數據 寫入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿 （ DS1302 正是如此的，但是在芯片手冊里沒有明確說明），如果不是特別確定， 則把程序設計成這樣：平時 SCLK保持低電平，在時鐘變動前設置數據，在時鐘變動后讀取數據， 即數據操作總是在 SCLK保持為低電平的時候，相鄰的操作之間間隔有一個上升沿和一 個下降沿。 物理上， DS1302 的通訊接口由 3 個口 線組成，即 *RST， SCLK， I/O。 我們現在已經知道了控制寄存器和 RAM 的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。日歷、時間寄存器及控制字如表 32所示： 表 32 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表 寄存器名稱 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小時寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄存器 1 0 0 0 1 1 0 寫保護寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充電寄存器 1 0 0 1 0 0 0 時鐘突發(fā)寄存器 1 0 1 1 1 1 1 最后一位 RD/W，為“ 0”時表示進行寫操作，為“ 1”時表示讀操作。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關的寄存器等。時鐘脈沖的個數在 單字節(jié)方式下為 8+8（ 8位地址 +8位數據），在多字節(jié)方式下為 8加最多可達 248 的數據。 工作原理 DS1302 工作時為了對任何數據傳送進行初始化，需要將復位腳（ RST）置為高電平且將 8位地址和命令信息裝入移位寄存器。 I/O為串行數據輸入輸出端（雙向）。上電運行時，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電電 源 控 制 輸入移位 寄存器 振蕩器與分頻器 實時時鐘 命令與控制 邏輯 31*8RAM Vcc1 Vcc2 GND I/O SCLK RST X1 X2 第 12 頁 共 40 頁 平。當 RST 為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。 RST是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。當 Vcc2 小于 Vcc1 時， DS1302由 Vcc1供電。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。 引腳 第二功能 第二功能信號名稱 RXD 串行數據接收 TXD 串行數據發(fā)送 0INT 外部中斷 0 申請 1INT 外部中斷 1 申請 T0 定時器 /計數器 0的外部輸入 T1 定時器 /計數器 1的外部輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 第 11 頁 共 40 頁 內部結構及引腳 圖 34 DS1302內部結構圖 圖 35 ds1302引腳排列 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。 此外 ， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關的寄存器等。時鐘/RAM 的讀 /寫數據以一字節(jié)或多達 31 字節(jié)的字符組方式通 信。實時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數和閏年的天數可自動調整，時鐘操作可通過 AM/PM標志位決定采用 24 或 12 小時時間格式。因此在實際使用時，都是先按需要選用第二功能信號，剩下的才以第一功能的身份作數據位的輸入輸出使 用。 對于 30 和 31三個引腳，由于第一功能信號與第二功能信號是單片機在不同工作方式下的信號，因此不會發(fā)生使用上的矛盾。 1 2 3 4 5 6 7 8 RST/VPD 9 RXD 10 TXD 11 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 WR 16 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PSEN 29 ALE/PROG 30 EA/VPP 31 32 33 34 35 36 37 38 39 VCC 40 第 10 頁 共 40 頁 表 31 P3口各引腳與第二功能表 以上把 AT89C52 單片機的全部信號，分別以第一功能和第二功能的形式列出。 AT89C52 單片機的備用電源也是以第二功能的方式由 9腳（ RST/VPD）引入的。 P3口線的第二功能： P3的 8條口線都定義有第二功能，詳見表 31。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據需要再定義的信號就是它的第二功能。例如 AT89C52 系列把芯片引腳數目限定為 40 條，但單片機為實現其功能所需要的信號數目卻遠遠超過此數，因此就出現了需要與可能的矛盾。 以上是 AT89C52 單片機芯片 40條引腳的定義及簡單功能說明。 VSS：地線。 XTAL1 和 XTAL2：外接晶體引線端。 RST：復位信號。 EA ：訪問程序存儲控制信號。 PSEN ：外部程序存儲器讀選通信號。 在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8位地址鎖存器鎖存起來，以實 現低位地址和數據的隔離。 ～ ： 8 位雙向口線。 ～ ：只能做一般 I/O 口。 AT89C52 的信號引腳 AT89C52 是標準的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳排列請參見圖 32。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為 6MHZ 和 12MHZ。 時鐘電路： AT89C52 芯片的內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需外接。 AT89C52共有 5 個中斷源，即外中斷 2 個，定時 /計數中斷 2 個，串行中斷 1 個。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 圖 32 AT89C52單片機結構框圖 并行 I/O口： AT89C52 共有四個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實現數據的并行輸入輸出。 內部程序存儲器（內部 ROM）： AT89C52 共有 8KB 掩膜 ROM，用于存放程序、原始數據或表格，因此稱之為程序存儲器，簡稱內部 ROM。 內部數據存儲器（內部 RAM）： AT89C52 芯片中共有 256個 RAM 單元，但其中后 128單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前 128 單元，用于存放可讀寫的數據。 技術特點有： 256 字節(jié)內部 RAM； 電源控制模式 ； 時鐘可停止和恢復 ； 空閑 /掉電模式 ； 6 個中斷源 ； 4 個中斷優(yōu)先級 ； 4 個 8位 I/O 口 ； 全雙工增強型 TUAR； 3個 16 位定時 /計數器： T0、 T1(標準 80C51)和增加的 T2（ 捕獲和比較） ； 全靜態(tài)工作方式： 0～ 24MHZ； AT89C52 單片機的基本結構請參見圖 32，各部分情況介紹如下： 中央處理器（ CPU）：中央處理器是單片機的核心，完成運算和控制功能。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應用最多。它具有結構簡單、控制功能強、可靠性高、體積小、價格低等優(yōu)點，單片機技術作為計算機技術的一個重要分 支，廣泛的應用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器、電子玩具等各個領域。 鍵盤模塊：對系統(tǒng)進行操作。 時鐘模塊：提供時鐘數據。 圖 31 硬件設計框圖 主控模塊： 根據輸入信息進行處理，并將控制數據傳出。 第 6 頁 共 40 頁 第 3 章 硬件設計 該系統(tǒng)硬件設計總體思想是以單片 機為控制系統(tǒng)，接受感應信息并進行處理后，將控制指令傳出，對各個系統(tǒng)進行對應操作。數字式溫度傳感器 DS18B20，測量準確，誤差小范圍廣。 電路設計最終方案決定 綜上各方案所述，對此次作品的方案選定： AT89C52 單片機，內部自帶有 6KB 的Flash 存儲器及 256KB RAM 單元，不需另外擴展 EEPROM 及靜態(tài) RAM，可以在線下載程序，易于日后的升級。而熱敏電阻作為傳感器，成本高，誤差大。另外，數字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點。此設計方案需用 A/D 轉換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴格線性的，會產生較大的測量誤差。 方案二： 采用 DS1302 時鐘芯片實現時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償的年進行計數，而且精度高，位的 RAM 做為數據暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內， 時耗電小于 300nA. 方案比較：雖然采用單片機定時計數器提供秒信號可實現功能且減少芯片的使用，但誤差較大，而 DS1302 時鐘芯片是一種高性能芯片，精度高還具有閏年補償功能，所以采用方案二。 時鐘芯片的選擇 方案一： 直接采用單片機定時計數器提供秒信號，使用程序實現年、月、日、星期、時、分、秒計數。其特點是簡單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數量較多的場合。 方案二：使用矩陣式鍵盤。獨 立式鍵盤是指直接用 I/O口線構成的單個按鍵電路。 鍵盤模塊的選擇 在對日期和時間進行控制，對日期和時間進行調節(jié)校準過程 中，系統(tǒng)需要 產生激勵電流 ，因此需要用按鍵。 方案比較： LED 數碼管雖然