【正文】 P Cy：進位標志。不作乘除時， B可作通用寄存器使用。 （ 3） 寄存器 B：在 *、 / 運算中要使用寄存器 B 。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 22 3． 3 AT89C2051 內部單元 3． 3． 1 結構框圖 圖 AT89C2051 內部結構框圖 3． 3． 2 運算器 （ 1） 算術／邏輯部 件 ALU：用以完成 +、 、 *、 / 的算術運算及布爾代數的邏輯運算，并通過運算結果影響程序狀態(tài)寄存器 PSW 的某些位，從而為判斷、轉移、十進制修正和出錯等提供依據。 89C2051 工作于 12Hz 時，動態(tài)電流為 ，空閑態(tài)為 1mA,掉電態(tài)僅為 20nA。 89C2051 驅動能力的增強，使得它可以直接驅動 LED 數碼管。 P3 口還用于實現 AT89C2051 特殊的功能，如表 所示 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 21 表 AT89C2051 P3 口特性 引腳 功能特性 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 /計數器 0外部輸入） T1（定時 /計數器 1外部輸入） ? RST：復位輸入 ? XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部始終發(fā)生器的輸入端 ? XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端 在引腳的驅動能力上面， 89C2051 具有很強的下拉能力， P1,P3 口的下拉能力均可達到 ， 89C51/87C51 的端口下拉能力每腳最大為 15mA。對端口寫 1 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。 用于固定輸入片內比較器的輸出信號并且它作為一通用 I/O 口引腳而只讀。 P2 口作輸入口使用時，因為內部有上拉電阻，那些被外部信號 拉低的引腳會輸出一個電流（ IIL）。 P1口輸出緩沖器可吸收 20mA電流，并能直接驅動 LED 顯示。 圖 AT89C2051 引腳功能說明： ? GND：地 ? VCC：電源 ? P1 口： P1 口是一個 8 位雙向 I端口 ，一般做 I/O 用 ，其中 ～ 引腳帶有內部上拉電阻， 和 要求外部上拉電阻。省電模式中，片內 RAM 將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。 AT89C2051 有 20個 引腳， 15 個雙向輸入 /輸出 （ I/O）端口，其中 P1 是一個完整的 8 位雙向 I/O 口，兩個外中斷口，兩個 16 位可編程定時計數器 ,兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。其主要特點為采用 Flash 存貯器技術，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 19 3 單片機 AT89C2051 3． 1 AT89C2051 概述 89C2051 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機。 （ 7） 在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。因此，在用 DS1820 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。當將總線電纜改 為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m ，當采用每米絞合次數更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。 （ 6） 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。 （ 5） 在 DS1820 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820 ，在實際應用中并非如此。 （ 4） 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。） （ 2） 在寫數據時，寫 0 時單總線至少被拉低 60us， 寫 1 時 ， 15us 內就得釋放總線。在寫時序時，主機將在下拉低總線 15us 之內釋放總線，并向單總線器件寫 1 ；若主機拉低總線后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線器件寫 0 。復位要求主 CPU 將數據線下拉 500 微 秒，然后釋放， DS18B20 收到信號后等待 16 ～ 60 微 秒左右，后發(fā)出 60 ～ 240 微 秒的存在低脈沖，主 CPU 收到 此信號表示復位成功。 （ 2） 發(fā)送一條 ROM 功能 指令，如表 所示： 表 DS18B20 的 ROM 指令集 指令名稱 指令代碼 指令功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20ROM 中的 序列號 （即讀 64 位地址） ROM 匹配（符合 ROM ） 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與編碼相對應 DS18B20 使之作出響應， 用于多個基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 17 DS18B20 時定位 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的 個數和識別 64 位 ROM 地址，為操作各器件作好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令， 該命令將針對所有在線的 DS18B20 警報搜索 0ECH 該指令執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應 （ 3） 發(fā)送存儲器指令，如表 所示 ： 表 DS18B20 的存儲器指令集 指令名稱 指令代碼 指令功能 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500ms （典型為 200ms ） ，結果存入內部 9 字節(jié) RAM 中 讀暫存器 0BEH 讀內部 RAM 中 9 位溫度值和 CRC 值 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM 的第 3 ， 4 字節(jié)寫上，下限溫度數據命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數據 復制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 ， 4 字節(jié)的內容復制到 EEPROM 中 重調 EEPROM 0B8H EEPROM 中的內容恢復到 RAM 中的第 3 ， 4 字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送 “ 0 ” ，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送 “ 1 ” （ 4） 進行數據通信。根據 DS18B20 的協(xié)議規(guī)定，微控制器控制 DS18B20 完成溫度的轉換必須經過以下 4 個步驟 ： （ 1） 每次讀寫前對 DS18B20 進行復位初始化。 圖 1WIRE 協(xié)議的復位脈 沖時隙 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 16 圖 1WIRE 讀寫 “ 0/1” 時隙 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，如果出現序列混亂，1WIRE 器件將不響應主機，因此讀寫時序很重要。通常為了給 1WIRE 設備提供足夠的電源，需要一個 MOSFET 管將 1WIRE 總線上拉至 +5V 電源。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度 并進行告警搜索。 例如： + 125 ℃ 的數字輸出為 07D0H ， + ℃ 的數字輸出為 0191H ， ℃ 的數字輸出為 FF6FH ， 55 ℃ 的數字輸出為 FC90H 。 圖 64b 閃速 ROM DS18B20 中的溫度傳感器用于完成對溫度的測量，它的測量精度可以配置成 9 位， 10位， 11 位或 12 位 4種狀態(tài)。 64位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（地址 ： 28H）是產品類型 的編號 ，接著的 48 位是 每個 DS18B20 自身的序列號，并且每個 DS18B20 的序列號都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼；最后 8位則是前面 56位的 CRC校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 圖 DS18B20 的內部測溫電路框圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 14 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 溫度傳感器 、 64 位光刻 ROM、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。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。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。 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。根據頻率比值和溫度的對應曲線得到相應的溫度值。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動。 設置寄存器位于高速閃存的低 5 個字節(jié)，這個寄存器中的內容被用來確定溫度的轉換精度。 DS18B20 的分布如下： 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 12 表 DS18B20 的暫存寄存器分布 寄存器內容 地址 溫度的低八位數據 0 溫度的高八位數據 1 高溫閥值 2 低溫閥值 3 保留 4 保留 5 計數剩余值 6 每度計數值 7 CRC 校驗 8 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC ）。第六、七、八個字節(jié)用于內部計算。 暫存存儲器包含了 8 個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內容是溫度的低八位 TL ，第二個字節(jié)是溫度的高八位 TH 。 圖 外接電源工作方式 2． 2 DS18B20 存儲器 及 設置寄存器 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM, 后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH 、 TL 和結構寄存器。 圖 寄生電源工作方式 （ 2） 外接電源工作方式 當溫度高于 100℃ 時， 不推薦 使用寄生電源，因為此時器件中較大的漏電流會使總線不能可靠檢測高低電平，從而導致數據傳輸誤碼率的增大。 為了使 DS18B20 在動態(tài)轉換周期中獲得足夠的電流供應，當進行溫度轉換或拷貝到 E2存儲器操作時，用 MOSFET 把 I/O 線直接拉到 VCC 就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到 E2 存儲器或啟動溫度轉換的指令后，必須在最多 10μS 內把 I/O 線轉換到強上拉狀態(tài)。 圖 DS18B20 的管腳排列圖 2． 1． 4 工作方式 （ 1）寄生電源供電方式 所謂“寄生供電模式”就是省去系統(tǒng)總線中的電源線，由數據線為單總線器件提供電能，從而使系統(tǒng)總線由 3根變?yōu)?2 根，方便了現場布線。VDD 是外部 +5V 電源端，不用時應接地。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 10 圖 DS18B20 內部結構 2． 1． 3 管腳排列 DS1820 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，管腳排列如圖 所示。 DS18B20 具有體積更 小、適用電壓更寬、更經濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。 （ 8） 掉電保護功能 。 （ 7） 負壓特性 。 （ 6） 測量參數可配置 。 DS18B20 可以通過內部寄生電路從數據線上獲取電源。 多個 DS18B20 可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫。 （ 3）在使用中不需要任何外圍元件。 176。 測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 55 ℃ ～ + 125 ℃ ； 在 10～ + 85176。 與微處理器連接時 ， 僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。若故障次數不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計數器就復位而不會觸發(fā)中斷端。為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時產生誤動作，在 AD7416/7417/781 LM75／ 7 MAX6625／ 6626基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 8 等智能溫度傳感器的內部，都設置了一個可編程的“故障排隊 (fAultqueue)”計數器，專用于設定允許被測溫度值超過上、下限的次數。新型智能溫度傳感器 (例如 TMP03/0 LM7 LM83)普遍采用了高性能的Σ