【正文】 空間（原用于存儲總線上器件的序列號所用的空間）。第四章 系統(tǒng)硬件設計當一線制總線[6]上僅有一個DS18B20器件時，可以用skip ROM操作（即跳過ROM匹配）命令來代替64位序列號的匹配過程，這點也是使用單個DS18B20器件的系統(tǒng)常用的方法。注意：必須在讀間隙開始的15uS內(nèi)讀取數(shù)據(jù)位才可以保證通信的正確。隨后在總線被釋放后的15uS中DS18B20會發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，這時控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出“1”，如果總線為低電平則表示讀出數(shù)據(jù)“0”。整個位的發(fā)送時間應該保持在60~120uS，否則不能保證通信的正常。在寫數(shù)據(jù)時間隙的前15uS總線需要是被控制器拉置低電平，而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時間，采樣時間在15~60uS，采樣時間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“0”。DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認信息交換的。Read Power Supply（工作方式切換）[B4H]此指令發(fā)出后發(fā)出讀時間隙，芯片會返回它的電源狀態(tài)字，“0”為寄生電源狀態(tài)，“1”為外部電源狀態(tài)。另外，此指令將在芯片上電復位時將被自動執(zhí)行。Recall EEPROM（將EEPROM中的報警值復制到RAM）[B8H]此指令將EEPROM中的報警值復制到RAM中的第4個字節(jié)里。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0”，當儲存工作完成時，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時必須在發(fā)出此指令后立刻超用強上拉并至少保持10MS，來維持芯片工作。Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復制到EEPROM中）[48H]此指令將RAM中的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH]此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個RAM數(shù)據(jù)的讀出。 DS18B20芯片存儲器操作指令表[5]Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）[4EH]這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)將會被存到地址2（報警RAM之TH）和地址3（報警RAM之TL）。Alarm Search（報警芯片搜索）[ECH]在多芯片掛接的情況下，報警芯片搜索指令只對符合溫度高于TH或小于TL報警條件的芯片做出反應。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導致錯誤出現(xiàn)。這條指令適應單芯片和多芯片掛接。只有當總線上只存在一個DS18B20的時候才可以使用此指令，如果掛接不止一個，當通信時將會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。但在程序設計中，寄生工作方式將會對總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。 DS18B20與單片機的接口DS18B20只需要接到控制器（單片機）的一個I/O口上。單支DS18B20若要讀出當前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為：復位、跳過ROM指令[CCH]、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲器操作指令[44H]、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時間。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為500uS。存儲器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關鍵。：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。：雙方打完了招呼之后最要將進行交流了，ROM指令共有條，每一個工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。至此，通信雙方已經(jīng)達成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。當18B20接到此復位信號后則會在15~60uS后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。我們在每一次讀溫度之前都必須進行復雜的且精準時序的處理，因為DS18B20的硬件簡單結(jié)果就會導致軟件的巨大開消，也是盡力減少有形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為無形資產(chǎn)的投入，是一種較好的節(jié)約之道。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像。第2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第4個字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。DS18B20共64位ROM。18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗）。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。l * 64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。F ~+257176。C ~+125176。l * 可選擇寄生工作方式。l * 最高12位分辨率。DS18B20器件具體的封裝形式如圖31所示：圖31 DS18B20器件具體的封裝形式圖DS18B20的主要特征：l * 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。對于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20的優(yōu)勢更是我們學習單片機技術和開發(fā)溫度相關的小產(chǎn)品的不二選擇。第三章 數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理溫度傳感器的種類眾多，在應用與高精度、高可靠性的場合時DALLAS（達拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器[2]當仁不讓。可以預言，今后的單片機將是功能更強、集成的和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便。所以從工業(yè)自動化、智能儀器儀表、消費類電子產(chǎn)品、通信方面、家用電器方面等，直到國防尖端技術領域，單片機都發(fā)揮著十分重要的作用。，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，控制功能強。單片機應用在檢測控制領域中，具有如下特點：、成本低、易于產(chǎn)品化。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。取指令的任務是：根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器。計算機每執(zhí)行一條指令都可分為三個階段進行。 單片機執(zhí)行程序的過程，實際上就是執(zhí)行所編制程序的過程。9. 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器共有21個，用于CPU對片內(nèi)各功能部件進行管理、控制、監(jiān)視。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。共有5個中斷源，即外中斷2個，定時中斷2個，串行中斷1個，全部中斷分為高級和低級共二個優(yōu)先級別。RXD（ ）腳為接收端口，TXD（）腳為發(fā)送端口。6. 串行口MCS51單片機有一個全雙工的串行口，具有4種工作方式，以實現(xiàn)單片機和其它設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。定時時靠內(nèi)部分頻時鐘頻率計數(shù)實現(xiàn)，做計數(shù)器時，（T0）（T1）端口的低電平脈沖計數(shù)。片外最多可外擴64KB。因此稱之為程序存儲器，簡稱內(nèi)部RAM。RAM是一個多用多功能數(shù)據(jù)存儲器，有數(shù)據(jù)存儲、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。地址范圍為00H~FFH（256B）。2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）單片機芯片共有256個RAM單元，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(shù)據(jù)。AT89C51方框圖21:圖21 AT89C51方框圖1. 微處理器（CPU）MCS51單片機中有1個8位的CPU，包括運算器和控制器兩大部分，不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以進行位變量的處理。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲單元。單片機[1]是在一塊半導體上集成了微處理器（CPU），存儲器（RAM、ROM、EPROM）和各種輸入、輸出接口（定時計數(shù)器，并行IO口，串行口，A/D轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器PWM等），這樣一塊集成電路芯片具有一臺計算機的屬性，因此被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。而且隨著以MCS51單片機基本內(nèi)核為核心的各種擴展型、增強型的新型單片機不斷推出，MCS51系列仍是我國單片機應用領域的主流機型。 第二章　單片機簡介單片微型計算機自20世紀70年代問世以來，以對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響。每個端口只連接一個溫度傳感器件，也即一條一線制總線上僅有一個DS18B20。本系統(tǒng)采用8片DS18B20構成小型溫度傳感器網(wǎng)絡，通過并行連接方式連接至單片機AT89C51的8個通用I/O端口。課題采用由Dallas公司生產(chǎn)的智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20和Atmel公司推出的單片機AT89C51以及相關外圍電路實現(xiàn)高精度、多點溫度測量系統(tǒng)。每個端口只連接一個溫度傳感器件，也即一條一線制總線上僅有一個DS18B20。至單片機AT89C51的8個通用I/O端口。2. 本課題綜合了現(xiàn)代測控、電子信息、計算機技術專業(yè)領域方方面面的知識，具有綜合性、科學性、代表性，可全面檢驗和促進學生的理論素養(yǎng)和工作能力。21世紀科學技術的發(fā)展日新月異，科技的進步帶動了測量技術的發(fā)展，現(xiàn)代控制設備的性能和結(jié)構發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術也成為當今科技的主流之一，被廣泛地應用于生產(chǎn)的各個領域。采用液晶顯示溫度值和路數(shù)，顯示格式為:溫度的符號位,整數(shù)部分,小數(shù)部分,最后一位顯示℃。本設計就是為了滿足人們在生活生產(chǎn)中對溫度測量系統(tǒng)方面的需求?？梢姡芯繙囟鹊臏y量具有重要的理論意義和推廣價值。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學反應的工藝過程必須在適當?shù)臏囟认虏拍苷＿M行。人民的生活與環(huán)境溫度息息相關，物理、化學、生物等學科都離不開溫度。利用51單片機的并行口，同步快速讀取8支DS18B20溫度，實現(xiàn)了在多點溫度測量系統(tǒng)中對多個傳感器的快速精確識別和處理，并給出了具體的編程實例和仿真結(jié)果。實現(xiàn)了系統(tǒng)接口簡單、精度高、抗干擾能力強、工作穩(wěn)定等特點。 畢業(yè)設計作者簽名：龐子博 2012年