【正文】 學(xué)院課程設(shè)計(jì) 14 TXD(串行輸出口 ) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) T0(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下所示。對(duì) P3 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi) 部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。對(duì) P1 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì) P0 端口寫(xiě) “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在 系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 2. AT89S52 的功能特性 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us才能完成。 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從 主機(jī)中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 12 主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線(xiàn)器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)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(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線(xiàn)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 DS18B20的讀、寫(xiě)時(shí)序圖見(jiàn)圖 243。 主機(jī)在發(fā)送完 ROM操作指令之后，就可以對(duì) DS18B20內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，同樣DS18B20規(guī)定了 6條操作指令。在 DS18B20中規(guī)定了 5條對(duì) ROM的操作命令。 圖 復(fù)位時(shí)序圖 圖 243 中所示， tRSTL 為主機(jī)發(fā)出的低電平信號(hào)，本文中有 AT89S52 提供， tRSTL 的最小時(shí)延為 480us ，然后釋放總線(xiàn)，檢查 DSl8B20 的返回信號(hào)，看其是否已準(zhǔn)備接受其他操作，其中 tPDHIGH 時(shí)間最小為 15us ，最長(zhǎng)不能超過(guò) 60us ，否則認(rèn)為 DS18B20 沒(méi)有中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 10 準(zhǔn)備好，主機(jī)應(yīng)繼續(xù)復(fù)位，直到檢測(cè)到返回信號(hào)變?yōu)榈碗娖綖橹埂? 由于 DS18B20 采用的“一線(xiàn)總線(xiàn)”結(jié)構(gòu)，所以數(shù)據(jù)的傳輸與命令的通訊只要通過(guò)微處理器的一根雙向 I／ o 口就可以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 DS18B20 的測(cè)溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（ CRC）。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì) 主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。表 242 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ ／ LSB 形式表示。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 圖 內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖 高 8 位 S S S S S 26 25 24 低 8 位 23 22 21 20 21 22 23 24 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 8 表 33 溫度精度配置 由表 33 可見(jiàn)， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于第 4個(gè)寄存器，用戶(hù)可以設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換精度，系統(tǒng)默認(rèn) 12bit轉(zhuǎn)換精度，相當(dāng)于十進(jìn)制的 0． 0625℃，其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為 750磷。如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 才能得到實(shí)際溫度。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式， DS18B20 出廠(chǎng)時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)要去改動(dòng)， R1 和Ｒ 0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。 DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精 度的溫度數(shù)值。頭2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) C 64 位 ROM 和 單 線(xiàn) 接 口 高速緩存 存儲(chǔ)器與控制邏輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā) 器TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 6 圖 DS18B20 的引腳分布圖 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位， 最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。 64 位光刻 ROM 是出廠(chǎng)前 被光刻好的 ， 它可以看作是該 DS18B20 的地址序列號(hào)。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： ●獨(dú)特的單線(xiàn)接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； ●多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； ●無(wú)須外部器件； ●可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍為 ~； ●零待機(jī)功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置； ●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM,溫度傳感器 ,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL,高速暫存器。 實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)介 DS18B20 采用外接電源方式工作，一線(xiàn)測(cè)溫一線(xiàn)與 STC89C51 連接，測(cè)出的數(shù)據(jù)放在寄存器中，將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) BCD 碼轉(zhuǎn)換后送到 LED 顯示。 顯示電路：顯示電路采用 3 位共陽(yáng) LED 數(shù)碼管，從 P3 口 RXD,TXD 串口輸出段碼。 DS18B20 采用 3 腳PR35 封裝 或 8 腳 SOIC 封裝。 因此，從以上兩種方案很容易看出，方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。 所以，他的設(shè)計(jì)理論不符合本次設(shè)計(jì)的方案要求，應(yīng)繼續(xù)考慮另一可行方案。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系 統(tǒng)由三個(gè)模塊組成：主控制器 STC89C51，溫度傳感器 DS18B20，驅(qū)動(dòng)顯示電路。 C。 C 至 +125176。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 3 3 課程設(shè)計(jì)方 案及器材選用分析 設(shè)計(jì)總體方案 提及到溫度的檢測(cè)，我們首先會(huì)考慮傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試也復(fù)雜，制作成本高。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)。 該數(shù)字溫度計(jì)利用 AD590 集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測(cè)量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0804 轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，然后送到單片機(jī) AT89C51 中進(jìn)行處理變換，最后將溫度值顯示在 D D D D1 共 4 位七段碼LED 顯示器上。 此次課程 設(shè)計(jì)，就是用單片機(jī) [1]實(shí)現(xiàn)溫度控制，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確率低，而且必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，加上 AD590 測(cè)溫電路、 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4 位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時(shí)鐘電 路等組成。 傳統(tǒng)的溫度計(jì)有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測(cè)量精度不高、誤差大等缺點(diǎn)而下面利用集成溫度傳 感器 AD590設(shè)計(jì)并制作了一款基于 AT89C51的 4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì)，其電路簡(jiǎn)單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。 本次 課程 設(shè)計(jì)，就是用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為溫度傳感器，但熱敏電阻的可靠性差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確率低，而且必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。由于單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，通用性好，特別是它具有體積小，重量輕，能耗低，價(jià)格便宜，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便的優(yōu)點(diǎn)，使它迅速的得到了推廣應(yīng)用，目前已成為 測(cè)量控制系統(tǒng)中的優(yōu)選機(jī)種和新電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。 1 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 系部名稱(chēng)： 信息工程 系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣 083 班 學(xué) 號(hào)： 202080884*** 學(xué)生姓名： * *