【正文】 亂和造成錯(cuò)誤，理由如下： a、對(duì)于各種型號(hào)的芯片，其功能的第一功能信號(hào)是相同的，所不同的只在桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁(yè) 共 40 頁(yè) 引腳的的第二功能信號(hào)上； b、對(duì)于 30 和 31各個(gè)引腳，由于第一功能信號(hào)與第二功能信號(hào)是單片機(jī)在不同工作方式下的信號(hào)，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾； c、 P3口線的情況卻有所不同，它的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào)。當(dāng)然，在 P0口和 P2口用作地址 /數(shù)據(jù)總線時(shí)，它們都不能再作為通用 I/O接口； d、 P3口： P3口也是一個(gè)多功能口，除 可以作為通用 I/O接口外，還具有多種控制功能，為通用 I/O接口時(shí)和 MCS51其他具有控制功能的輸入 /輸出引線在一起，共同形成 MCS51的控制總線。通過外接地址鎖存器， MCS51的內(nèi)部單總線可從 P0口被擴(kuò)展 成 8位的數(shù)據(jù)總線和 16位地址總線的低 8位。因此， MCS51的 4個(gè)并行 I/O接口中的 P0、 P P P3口基本上都具備有這兩項(xiàng)功能： a、 P0口： P0口是一個(gè)多功能口除可以作為通用的輸入 /輸出口外，還具備用于系統(tǒng)擴(kuò)展的第二功能。通過總線，用戶可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行多功能的系統(tǒng)擴(kuò)展，構(gòu)成用戶的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。 c、當(dāng) 4個(gè)并行口的 I/O接口線有作輸入操作時(shí)，必須對(duì)該口的鎖存器進(jìn)行寫 1操作，以保證從 I/O接口線輸入數(shù)據(jù)的正確性，這也是 4個(gè)并行接口有時(shí)被稱為 “ 準(zhǔn) ” 雙向的含義。 P0口為漏極開路， P P P3口均具有內(nèi)部上拉電阻，它們有時(shí)被稱為準(zhǔn)雙向口。這 4個(gè)端口為 MCS51與外圍器件或外圍設(shè)備進(jìn)行信息 (數(shù)據(jù)、桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁(yè) 共 40 頁(yè) 地址、控制信號(hào) )交換提供 了多功能的輸入 /輸出通道，也為 MCS51擴(kuò)展外部功能、構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)提供了必要的條件。 c) I/O（輸入 /輸出）接口引腳 1) 并行 I/O接口的特點(diǎn) MCS51有 4個(gè) 8位并行 I/O接口 P0～ P3，他們都是雙向端口，可以進(jìn)行輸入或者輸出操作，每個(gè)口都有口鎖存器和口驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。對(duì)于 8031單片機(jī)（片內(nèi)無(wú) ROM）需外擴(kuò) EPROM，故必須將 EA非引腳接地。 4) EA非／ Vpp（ 31腳）：內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào) 當(dāng)引腳接高電平時(shí)， CPU只訪問片內(nèi) 4kbyte的 EPROM/ROM，執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但在程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)超過 OFFFH時(shí)（即地址大于 4kbyte時(shí)），將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外大于 4kbyte程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。 3) PSEN非（ 29引腳）：外邊程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)為低電平有效， 8051在訪問片外程序存儲(chǔ)器 時(shí)，此引腳端輸出負(fù)脈沖作為讀片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。此外由于 ALE是以 1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外邊時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。在 Vcc斷電時(shí)，為保證 RAM中的信息不丟失，可使此引腳完成掉電保護(hù)功能。復(fù)位后影響片內(nèi)特殊功能寄存器的狀態(tài)，但不影響片內(nèi) RAM狀態(tài)。 b) 制信號(hào)引腳 ,包括 RST/Vpd、 ALE/PROG非、 PSEN非、 EA非／ Vpp。由于 XTAL2 端的電平不是 TTL電平，故接一個(gè)上拉電阻。在單片機(jī)控制的數(shù)字顯示溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)的這個(gè)部 分，就是采用內(nèi)時(shí)鐘引腳，其中晶振器為 6MHz，兩個(gè)電容均為 30pF。 MCS51系列單片機(jī)引腳介紹 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁(yè) 共 40 頁(yè) a) 時(shí)鐘電路引腳 MCS－ 51單片機(jī)的時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式和外部方式產(chǎn)生， XTAL1（ 19腳）和 XTAL2（ 18腳）即為單片機(jī)的兩個(gè)時(shí)鐘引腳。 8052有 6個(gè)中斷源。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。因此，在用 DS1820 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通 訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。 c) 連接 DS1820 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。 b) 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 圖 單片機(jī)接口電路 VDD 89S52 DS18B20 +5V GND DQ 外接 +5V 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁(yè) 共 40 頁(yè) DS18B20 使用中注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： a) 較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 圖 讀時(shí)序 DS18B20 與單片機(jī)的硬件接口 因?yàn)?DS18B20 是單線接口器件，因此它與單片機(jī)硬件接口十分簡(jiǎn) 單，只需占用單片機(jī)的一個(gè)雙向的 I/O口，其接口電路見圖 。之后在 T1時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 T1時(shí)刻和 T2時(shí)刻前有效。連續(xù)寫 2位時(shí)間間隙應(yīng)大于 1us。 圖 DS18B20 初始化時(shí)序圖 b) 寫時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線在 T0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫時(shí)間隙，如圖 35（ a,b），從T0 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DS18B20 在 T0后 15us～ 60us 間對(duì)總線采樣。 DS18B20 的工作時(shí)序 主機(jī)使用時(shí)間隙來讀寫 DS18B20 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。 6) 讀電源（ READ POWER SUPPLY） {B4H}。每次 DS18B20 上電時(shí)也自動(dòng)進(jìn)行這種操作，因此，只要器件接通電源，暫存存儲(chǔ)器的 TH、 TL 中已經(jīng)有效的數(shù)據(jù)供使用。 5) 重新調(diào)出 EERAM（ RECALL EERAM） {B8H}。若主 CPU 發(fā)出命令后又進(jìn)行讀操作，只要DS18B20 正忙于復(fù)制，主 CPU 就讀“ 0”；當(dāng)復(fù)制工作完成后， DS18B20 又返回“ 1”。 4) 復(fù)制暫存存儲(chǔ)器 {COPY SCRATCHPAD}{48H}。主 CPU 送給 DS18B20 的 2 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)就分別寫入觸發(fā)寄存器 TH和觸發(fā)寄存器 TL 中，順序是先寫 TH，到寫 TL。主 CPU 可以在讀暫存存儲(chǔ)器期間發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖來終止讀操作。該命令為讀暫存存儲(chǔ)器 9 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。假如有寄生電源給 DS18B20 供電，主 CPU 在發(fā)出該命令后立即將單線總線拉成高電平，并且保持 500ms 時(shí)間，以便在溫度轉(zhuǎn)換期間給 DS18B20提供所需要的電源。令 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。上電時(shí)， DS18B20預(yù)置報(bào)警條件為設(shè)定狀態(tài)，直到首次溫度測(cè)量結(jié)果既不超過上限 TH，也不低于 TL 時(shí)，報(bào)警信號(hào)才被解除。 DS18B20 才對(duì)該命令做出響應(yīng)。該命令的流程與搜索 ROM命令的流程相同。但有一點(diǎn)必須注意，主 CPU如果在發(fā)出 SKIP ROM 命令之后，又發(fā)出了讀存儲(chǔ)器命令，那么由于多片 DS18B20 同時(shí)向總線上提供數(shù)據(jù)且在漏極開路狀態(tài)下產(chǎn)生“線與”的結(jié)果，此時(shí)讀 出的數(shù)據(jù)已經(jīng)沒有實(shí)際意義了。在單線總線系統(tǒng)中，該命令使主CPU 不必提供 64 位 ROM 編碼就能訪問各片 DS18B20。該部分也是對(duì) DS18B20 芯片進(jìn)行軟件編程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。搜索 ROM 命令允許主 CPU 使用一種“消除法”（ ELMINATION）來識(shí)別總線上所有 DS18B20 的 64 位 ROM 編碼，即完成整桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 40 頁(yè) 個(gè)系統(tǒng) 的初始化工作。該命令對(duì)于總線上掛有單個(gè)、或多個(gè)器件的情況均適用。只有與 ROM 序列嚴(yán)格相符的 DS18B20，才能對(duì)后續(xù)的存儲(chǔ)器操作命令作出響應(yīng)。 2) 符合 ROM 命令（ MATCH ROM，約定代碼 55H）。該命令適用于總線上接一片 DS18B20的情況。主 CPU 可以發(fā)出 ROM 操作命令有以下五種： 1) 讀 ROM 命令（ READ ROM，約定代碼 33H）。 b) 對(duì) ROM 的 5種操作命令 一旦主 CPU檢測(cè)到從屬器件的存在，就可以發(fā)出 ROM 操作命令。初始化過程是主機(jī)通過向作為從機(jī) DS18B20芯片發(fā)一個(gè)有時(shí)間寬度要求的初始化脈沖實(shí)現(xiàn)的。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 40 頁(yè) 表 DS18B20 內(nèi)部存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)圖 便箋存儲(chǔ)器（期間上電默認(rèn)值） EEPROM 存儲(chǔ)器 0 溫度數(shù)字量低位字節(jié)（ 50H） 無(wú) 1 溫度數(shù)字量高位字節(jié)（ 05H） 2 TH/用戶寄存器字節(jié) 1 TH/用戶寄存器字節(jié) 1 3 TL/用戶寄存器字節(jié) 2 TL/用戶寄存器字節(jié) 2 4 配置寄存器 配置寄存器 5 保留（ FFH） 無(wú) 6 保留（ 0CH） 7 保留（ 10H） 8 CRC DS18B20 的操作命令 DS18B20 是一種可編程的數(shù)字溫度傳感器，它的工作是靠計(jì)算機(jī)給它發(fā)控制命令進(jìn)行的， DS18B20 和計(jì)算機(jī)在工作過程中的協(xié)議主要有：初始化、 ROM 存儲(chǔ)器操作命令、RAM 存儲(chǔ)器操作命令。當(dāng) DS18B20 在使用過程中并未使用報(bào)警功能時(shí)， TH 和 TL可作為普通用途的存儲(chǔ)器單元使用。 MSB LSB 0 R1 R0 1 1 1 1 1 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁(yè) 共 40 頁(yè) DS18B20 的溫度數(shù)字關(guān)系 用 12位精度測(cè)出的溫度值用 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，如表 所示： 表 DS18B20 存儲(chǔ)器映像圖 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 MSB LSB 圖中 S為符號(hào)位， S=1，溫 度為負(fù)值； S=0，溫度為正值。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（ 44H）開啟后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在暫存 RAM 的第 0， 1字節(jié)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要在分辨率與轉(zhuǎn)換時(shí)間二者之間權(quán)衡考慮。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)。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1重 新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。 圖 DS18B20 測(cè)溫結(jié)構(gòu)圖 圖 ，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 度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。高速暫存器由 9個(gè)字節(jié)組成，其中有2個(gè)字節(jié) RAM 單元用來存放溫度值，前 1 個(gè)字節(jié)為溫度值的補(bǔ)碼低 8 位，后 1 個(gè)字節(jié)為字符號(hào)位和溫度值的補(bǔ)碼高 3位。 64位 ROM 用于存儲(chǔ) DS18B20 序列號(hào)，其首字節(jié)固定為 28H，表示產(chǎn)品類型碼，后 6個(gè)字節(jié)是每個(gè)器件的編碼，最后 1個(gè)字節(jié)是 CRC 校驗(yàn)碼。采用數(shù)據(jù)總線方式時(shí) VDD 接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采用外部供電方式則接 5V，多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。 a) DQ：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 b) VDD：可接電源，也可接地。 DS18B20 的引腳名稱及作用 外形如圖 所示。 f）用戶可自設(shè) 定非易失性的報(bào)警上下限值。固有測(cè)溫分辨率為 ℃ 。 c) 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： + V～ + V。與其它溫度傳感器相比， DS18B20具有以下特性： a) 獨(dú)特的單線接口方式： DS18B20 與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。下面是核心原件的介紹： 數(shù)字溫度傳