【正文】 線拉低，然后在時隙起始后 15us 之后釋放總線。所有的寫時隙必須在 60~120us 完成，且在每個循環(huán)之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間。在每一個時隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 （ 1）復(fù)位和應(yīng)答脈沖時隙 每個通信周期起始于微控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖，其后跟 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖。與 DS18B20 的通信，是通過操作時隙完成單總線上的數(shù)據(jù)傳輸。所有的 DS18B20 器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 表 211 存儲器中邏輯地址定義 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 X X X X 表中各位表示的意義如下： A15A14 存儲操作標(biāo)志 (為固定值 00)； A13A12A11 口地址 ； A10A9A8 線地址 ； A7A6A5A4點(diǎn)地址 ； A3A2A1A0 存儲區(qū)域 DS18B20的通信協(xié)議 數(shù)字式溫度傳感器和模擬傳感器最大的區(qū)別，是將溫度信號直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然后 通過串行通信的方式輸出。 溫度傳感器的登記 每一個 DS18B20 在接入系統(tǒng)工作前，必須先進(jìn)行登記注冊。因此，多只DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)登記注冊端口， DS18B20 在接入系統(tǒng)前，先接到登記注冊端E2PROM TH TL 配置寄存器 臨沂師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 16 口，確認(rèn)后， CPU 將 DS18B20 的物理位址 (8個 BYTE)讀出 , 然后存入到 E2PROM 中剛才設(shè)定的邏輯地址上， DS18B20 在 E2PROM 中邏輯地址定義見表 211。 表 28 溫度和數(shù)字量的關(guān)系 溫 度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制） +1250C 0000 0111 1101 0000B 07D0H +850C 0000 0101 0101 0000B 0550H + 0000 0001 1001 0001B 0191H + 0000 0000 1010 0010B 00A2H + 0000 0000 0000 1000B 0008H 00C 0000 0000 0000 0000B 0000H 1111 1111 1111 1000B FFF8H 1111 1111 0101 1110B FF5EH 1111 1110 0110 1111B FE6FH 550C 1111 1100 1001 0000B FC90H 表 29 DS18B20內(nèi)部存儲器 字 節(jié) ROM RAM 0 產(chǎn)品代號（ 28H） 溫度低 8位 1 48位器件序列號 溫度高 8位 2 48位器件序列號 TH 3 48位器件序列號 TL 4 48位器件序列號 配置寄存器 5 48位器件序列號 保留 6 48位器件序列號 保留 7 CRC 保留 8 CRC 表 210 溫度存儲格式與配置寄存器控制字格式 Bite7 Bite6 Bite5 Bite4 Bite3 Bite2 Bite1 Bite0 字節(jié) 0 23 22 21 20 21 22 23 24 字節(jié) 1 S S S S S 26 25 24 字節(jié) 4 0 R1 R0 1 1 1 1 1 溫度報(bào)警信號 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 TH， TL 作比較。主機(jī)通過讀寄存器命令（ BEH），將溫度值讀出。由表 28 可知，檢測溫度由兩個字節(jié)組成，字節(jié) 1 的高 5位 S代表符號位，字節(jié) 0 的低 4位是小數(shù)部分，中間 7位是整數(shù)部分。 DS18B20 測得溫度數(shù)據(jù)在溫度寄存器中被存為帶標(biāo)志位的 16 位數(shù)，標(biāo)志位 S表示溫度是正是負(fù)，為正則 S=0，為負(fù)則 S=1, 如果 DS18B20 設(shè)定為 12 位結(jié)果，溫度寄存器中所有位將包含有數(shù)據(jù)；對于 11 位結(jié)果， 0位未定義； 10 位結(jié)果， 0位和 1位未定義； 9 位結(jié)果位 位 1 和位 0未定義。 DS18B20 采用 3腳封裝如圖 27 所示 圖 27 DS18B20引腳圖 （ 引腳說明： GND接地 ； DQ數(shù)字輸入 /輸出 ； VDD可選的電源 ） DS18B20的溫度測量 DS18B20 的核心功能是其數(shù)字溫度傳感器，其溫度與數(shù)字量的關(guān)系如表 28所 示。 （ 4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來方便。 （ 3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于 DS18B20 是單總線器件，微處理器與其接口時僅需占用 1 個I/O 端口且一條總線上可以掛接幾十個 DS18B20，測溫時無需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工 程的施工量。 （ 2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價格也越來越低。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。這樣就實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源的掉電復(fù)位； （ 3） 當(dāng)程序在編程選擇的時間里沒有訪問 X5045 時，即沒有一個喂狗語句，則看門狗（ WDT）將起作用， RST 將產(chǎn)生復(fù)位信號， 迫使單片機(jī)復(fù)位。 V C CR E S E TV C CR E S E T WP V S S CSSIS C KSOX 50 45R1P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3 圖 26 X5045與 AT89S52單片機(jī)連接電路圖 綜上所述，并基于圖 26電路產(chǎn)生復(fù)位信號的條件，只要滿足以下任意一個條件，就將使系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位，迫使程序從起點(diǎn)執(zhí)行。 SCK 是外部輸入的同步時鐘信號 ， 在對芯片進(jìn)行寫入 指令或數(shù)據(jù)時，時鐘前沿將 SI 引腳信號輸入；在讀 取 數(shù)據(jù)時，時鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到 SO引腳上。 表 27 X5045 內(nèi)部指令 命令名稱 命令格式 內(nèi) 容 WREN 0000 0110 打開寫使能開關(guān) WRDI 0000 0100 關(guān)閉寫使能開關(guān) RDSR 0000 0101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 0000 0001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000 A8011 讀存儲單元 WRITE 0000 A8010 寫存儲單元 對 X5045 的操作是通過 4根口線 CS 、 SCK、 SI 和 SO進(jìn)行同步串行通信來完成的。另外，由于 E2PROM 的寫入時間長，所以在連續(xù)兩條寫臨沂師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 13 指令之間應(yīng)讀取 WIP狀態(tài)，只有內(nèi)部寫周期結(jié)束時才可輸入下一條寫指令。輸入指令后（指令 的位三用于選擇存儲器的上半?yún)^(qū)和下半?yún)^(qū) ），接著輸入低八位地址，最后就可以連續(xù)讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。在從 SI 輸入指令后， RDSR 的執(zhí)行結(jié)果，即狀態(tài)寄存器內(nèi)容須從 SO 讀出；而 WRSR 需要緊接著輸入修改數(shù)據(jù)。它們都是單字節(jié)指令。顯然， 在幾方 面的保護(hù)之下，產(chǎn)生誤寫的可能性極小 ，下表 是 BL BL0 組合的含義。芯片內(nèi)含 512 字節(jié)存儲單元， 10 萬次可 擦 寫，數(shù)據(jù)保持時間 100年 ，并 設(shè)計(jì)了 3 種保護(hù)方式防止誤寫。 下表 是 WD WD0 組合的含義。芯片內(nèi)部狀態(tài)寄存器的 WD WD0 是看門狗定時設(shè)置位，通過狀態(tài)寄存器寫 指令 WRSR 修改這 兩 個標(biāo)志位，就能在 三 種定時間隔中進(jìn)行選擇或關(guān)閉定時器。對于需要電源電壓精確監(jiān)控的應(yīng)用，用戶可以搭建編程電路，對芯片內(nèi) VTRIP電壓進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)檢測到電源電壓低于內(nèi)部門檻電壓 VTRIP時， RESET 輸出復(fù)位信號，直至電源電壓高于 VTRIP并保持至少 200ms，復(fù)位信號才被撤消。在對 X5045 通電時， RESET 引腳輸出有效的復(fù)位信號，并保持至少 200ms，使 CPU 有效復(fù)位。電復(fù)位時，各位都被清零。 X5045 的狀態(tài)寄存器描述 了 器件的當(dāng)前狀 態(tài)， 各位意義如 下 所 示 。 由于這是一個開漏型的輸出引腳，所以使用時必須接上拉電阻。同時它也受看門狗定時器控制，只要看門狗處于激活狀態(tài)，并且WDI引腳上電平保持為高或者為低超過了定時的時間，就會產(chǎn)生復(fù)位信號。 7 RESET 復(fù)位輸出： RESET下是一個開漏型輸出引腳。在 SCK的上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸 入，并且高位 (MSB)在前。 4 VSS 地。當(dāng)引腳是高電平時，所有操作正常，包括寫操作。 2 SO 串行輸出： SO 是一個推 /拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在 SCK脈沖的下降沿由這個引腳送出。在上電后任何操作之前， CS 必須要有一個高變低的過程。器件處于標(biāo)準(zhǔn)的功耗模式，除非一個向非易失單元寫的周期開始。 引腳介紹： X5045 的引腳圖可參見圖 25。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將通過 RESET 信號向 CPU 做出反應(yīng)。 這種組合設(shè)計(jì)有效地減少了硬件電路的復(fù)雜程度。 10PF） 看門狗復(fù)位電路 當(dāng)系統(tǒng) CPU不能正常工作時，有可能會造成死 機(jī)、信息丟失、運(yùn)行不穩(wěn)定等故障。 圖 23 內(nèi)部振蕩電路連接圖 圖 24 外振振蕩電路連接圖 （石英晶振 C1,C2=30PF177。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話， XTAL2 可以不接，而從 XTAL1 接入，如圖 24。 AT89S52晶振連接電路 AT89S52 單片機(jī)有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器， XTAL1 和 XTAL2 分 別是 放大器的輸入、輸出端。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 為執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 EA /VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。 PSEN ：外部程序存儲器選通信號（ PSEN ）是外部程序存儲器選通信號。否則， ALE 將被微弱拉高。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無效。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。 ALE/PROG ：控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在 Flash 編程和校驗(yàn)時， P3 口也接收一些控制信號。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口： P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動四個 TTL邏輯電平。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。在方位外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口送出高八位地址。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在 Flash 編程和校驗(yàn)時， P1口接收低 8 位地址字節(jié)。作 1 2 3 4 5 6 7 8 RST 9 XTAL1 18 XTAL2 19 Vss 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PSEN 29 ALE 30 EA 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Vcc 40 臨沂師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 8 為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P1 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 在 Flash 編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。 其主要特性為： (1） 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； (2） 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； (3） 1000 次擦寫周期； (4） 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz； (5） 三級加密程序存儲器； (6） 32個可編程 I/O口線； (7） 三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器； AT89S52 調(diào)節(jié)放 大電路 鍵盤及預(yù)設(shè) 溫度傳感器 輸出驅(qū)動電路 看門狗復(fù)位電路 濕度 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換 LED顯示 臨沂師范學(xué)院 2020屆本科畢業(yè)論文 7 (8） 八個中斷源； (9） 全雙工 UART 串行通道； (10） 低功耗空閑和掉電模式； (11） 掉電后中斷可喚醒； (12） 看門狗定時器； (13） 雙數(shù)據(jù)指針； (14） 掉電標(biāo)識符。片上 Flash 允許 ROM 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 圖 21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖