【正文】 EDD=P2^1。電路詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,1993[4] 在分布式測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].北京：淮陰工學(xué)學(xué)報(bào)，2022 [5] . [6] ，高等教育出版社[7] [M].上海：電子工業(yè)出版社,2022[8] [M].北京：清華大學(xué)出版社，2022附錄 A 軟件仿真圖附圖1 軟件仿真圖附錄 B 系統(tǒng)程序include include //_nop_()。2022[3] 本設(shè)計(jì)中由于采用了 AT89C51 單片機(jī)，性能可靠電路簡單，適于批量生產(chǎn), 而且溫度傳感器 DS18B20 轉(zhuǎn)化溫度的方法非常簡潔且精度高、測試范圍較廣。當(dāng)然，由于時(shí)間限制，本系統(tǒng)還不夠完善，尚需進(jìn)一步改進(jìn)。單片機(jī)與溫度傳感器之間采用單總線通信標(biāo)準(zhǔn)，用簡單、高效的通信電路實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的讀取。5 結(jié) 論本文針對溫度檢測存在的問題將多種信息處理技術(shù)和單總線技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)、全面、科學(xué)的溫度檢測系統(tǒng)。程序應(yīng)按照嚴(yán)格的時(shí)序進(jìn)行，以保證數(shù)據(jù)的完整性。//啟動(dòng)定時(shí)器 主程序流程圖 圖 10 系統(tǒng)程序流程圖程序開始先進(jìn)行初始化，對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作，然后發(fā)送檢波信號，若系統(tǒng)檢測到采樣信號，則 AT89C51 單片機(jī)的 口接收串行數(shù)據(jù)，然后調(diào)用子程序：DS18B2O 的 初始化、讀取數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)。 )。//初始化程序 writemandtods18b20(0xcc)。 EA=1。//中斷時(shí)間 500 微秒 TL0=(65536500)%256。 TMOD=0x01。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TMOD 不能進(jìn)行位尋址，只能用于字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工作方式，低半字節(jié)定義為定時(shí)器 0，高半字節(jié)定義為定時(shí)器 1。以上三條同時(shí)滿足時(shí)， CPU 才有可能響應(yīng)中斷 [8]。} 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) CPU 在處理某一事件 A 時(shí)，發(fā)生了另一事件 B 請求 CPU 迅速去處理（中斷發(fā)生） ；CPU 暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件 B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)） ；待 CPU將事件 B 處理完畢后，再回到原來事件 A 被中斷的地方繼續(xù)處理事件 A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。//接收 1 } else { temp=temp|0x00。 Delay_15us(4)。 DQ=1。 _nop_()。i++) { temp=_cror_(temp,1)。 for(i=0。 unsigned char temp。unsigned char readdatafromds18b20(void){ unsigned char i。因此，為了讀出從讀時(shí)序開始算起15微秒的狀態(tài)主機(jī)必須停止把1/0引腳驅(qū)動(dòng)至低電平，在讀時(shí)序結(jié)束時(shí)，1/0引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平。數(shù)據(jù)線必須保持在低邏輯電平至少1微秒。 //右移 1 位 循環(huán) 8 次 } } 從 DS18B20 讀數(shù)據(jù) 當(dāng)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)產(chǎn)生讀時(shí)序。 Delay_15us(6)。 _nop_()。 } else//寫 1 { DQ=0。 _nop_()。 Delay_15us(6)。i++) { if((mand amp。 for(i=0。對于 DS18B20 寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫 1 時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。在 1/0 線由高電平變?yōu)榈碗娖街驞S18B20 在 15 s 至 60 s 的窗口之間對 1/0 線采樣。有兩種類型的寫時(shí)序:寫 1 時(shí)序和寫 0 時(shí)序。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)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(fù)位成功 [7]。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在這里就是指單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)是采用 C 語言來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，主要包括顯示子程序,復(fù)位程序,寫程序讀程序，中斷響應(yīng)等。圖 9 LED 封裝圖（共陰極、共陽極）一般的在使用 LED 顯示器時(shí)，工作電流約為 5——10 mA/段，這樣當(dāng) LED 處于全亮狀態(tài)時(shí)，工作電流約為 40——80mA 左右。共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管正極相連，當(dāng)二極管的負(fù)極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。他有兩種結(jié)構(gòu)，共陽極和共陰極。LED 采用發(fā)光二極管顯示字段。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。 使用 LED 顯示器時(shí)，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。此方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU 時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測和控制。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。LED 、LCD 顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7 段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（588 點(diǎn)陣） 。C。 176。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)DS18B20溫度傳感器的測溫誤差：在0——70176。C ） 輸出的二進(jìn)制碼 對應(yīng)的十六進(jìn)制碼+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+ 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H25 1111 1110 0110 1111 FE6FH55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，即異步通信，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。表 1是對應(yīng)的一部分溫度值。C/LSB形式表示。轉(zhuǎn)換完成后的溫度就以16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的0、1字節(jié)。C，四舍五入最大量化誤差為士1/2LSB，176。C, 溫度寄存器的最低位就進(jìn)位后置0。176。C進(jìn)行比較，若低于 176。圖中比較器的作用是以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。計(jì)數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度外使溫度寄存器存值增加1176。以后計(jì)數(shù)器1每一個(gè)循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。初始時(shí)，計(jì)數(shù)器1預(yù)置的是與55176。C，每當(dāng)計(jì)數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計(jì)數(shù)到0時(shí)，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加1176。高溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計(jì)數(shù)器2提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。圖7 DS18B20的內(nèi)部框圖圖8 DS18B20測溫原理圖 DS18B20的測溫原理如圖8所示。在檢測到1/0引腳上的上升沿之后，DS18B20等待1560μs并且接著發(fā)送存在脈沖(60240μs的低電平信號) [3]。接著總線主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式(Rx)。開始先對DS18B20初始化，后繼以存在脈沖的復(fù)位脈沖表示DS 18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收給出正確的ROM命令和存貯器操作命令的數(shù)據(jù)。 DS18B20格的協(xié)定來確保數(shù)據(jù)的完整性。 其工作過程為:主機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖，待”0”電平大于480μs后，復(fù)位DS18B20，在 DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)接收后，主機(jī)再發(fā)讀ROM命令代碼33H，然后發(fā)一個(gè)脈沖(15μs)，并接著讀取DS18B20序列號的一位。 DS18B20 的讀寫時(shí)序 對DS18B20的使用，多采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。由于 DS18B20 是在一根I/O 線上讀數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。單總線通常要求外接一個(gè)約為 歐的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平 [5]。 單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。當(dāng)只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)可按單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。單總線適用于單主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。 1wire 技術(shù) 單線總線，即 1wire 技術(shù)是 DS18B20 的一個(gè)特點(diǎn)。DQ:數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳。 DS18B20 常用的封裝有 TO92 和 8 引腳的 SOIC 封裝，如圖 5 所示: 圖 5 DS18B20 的封裝和引腳對圖 5 中 DS18B20 的引腳功能說明如下:NC:空引腳，不連接外部信號。F)（6）內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。C (–67176。（5）檢測溫度范圍為–55176。C。 （2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。由于每一個(gè) DS18B20 出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號并存入其 ROM 中，因此 CPU 可用簡單的通信協(xié)議就可以識別，從而節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20 簡介 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可以直接將被測溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供微機(jī)處理，通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9 位的溫度讀數(shù)。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時(shí)間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入量隨時(shí)間的變化規(guī)律，即它們具有同一時(shí)間函數(shù)。動(dòng)態(tài)特性是指傳感器測量動(dòng)態(tài)信號時(shí)，輸出對輸入的響應(yīng)特性。而實(shí)際中大量的被測量是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號，傳感器的輸出不僅需要精確地顯示被測量的大小，還要顯示被測量隨時(shí)間變化的規(guī)律，即被測量的波形。傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有:線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。傳感器這一基本特性可用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來描述。XTAL1XTAL2RESC130pC230pY12MHZR110k C310uF圖 4 時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路 傳感器的基本特性在監(jiān)控系統(tǒng)中有各種不同的物理量需要監(jiān)測和控制，這就要求傳感器能感受被測非電量并將其轉(zhuǎn)換成與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的電量。復(fù)位對單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。 (4) RST/VPD:復(fù)位/備用電源線，可以使 89C51 處于復(fù)位工作狀態(tài)。若 =1 則允許使用片外 (3) :片外 ROM 選通線，在執(zhí)行訪問片外 R0M 的指令 M0VC 時(shí)，89C51 自動(dòng)PSN在 PSEN 上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外 R0M 芯片的選通。 (2) /Vpp:允許訪問片外存儲(chǔ)器/編程電源線，可以控制 89C51 使用片內(nèi) R0MEA還是使用片外 R0M。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，89C51 自動(dòng)在 ALE/ 上輸出頻率為 fosc/6 的PROG脈沖序列。 控制線一共有 6 條: (1) ALE/ :地址鎖存允許/編程線，配合 PO 口引腳的第二功能使用。 (4) P3 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，它是雙功能復(fù)用口，每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。它與地址總線高 8 位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。作為通用 1/0 口時(shí)，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2 口作為高 8 位地址線，PO 口分時(shí)作為低 8 位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。見圖 3。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器(即專用寄存器 POP3)、一個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。AT89C51 具有如下特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM), 32 個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。同時(shí)本設(shè)計(jì)中采用了復(fù)位電路，在正常狀態(tài)下本復(fù)位電路用處不大，但當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)等狀態(tài)時(shí)，復(fù)位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復(fù)位成功。同時(shí)數(shù)碼管的其他接口和單片機(jī)的 P