【正文】 功能說明如下： RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。 當(dāng)作為輸入腳時(shí) ， 被外部拉低的 P2口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出 電 流 。當(dāng)作為輸入 腳時(shí) ， 被外部拉低的 P1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 。 P0 也可以在 訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址 的低字節(jié) 。8 位讀完 ? POP B 。調(diào)讀 1 位子程序 RRC A 。保存 B RLOP: MOV B,08H 。1us RDDLT:DJNZ B,RDDLT 。1us NOP 。 內(nèi)容 C NOP 。釋放總線 MOV A,P1 。1us NOP 。1us NOP 。設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR 。保存 B PUSH A 。調(diào)寫 1位子程序 DJNZ B WLOP 。設(shè)置寫位個(gè)數(shù) WLOP: RRC A 。返回 寫字節(jié)子程序 (待寫內(nèi)容在 A 中 ): WRBYTB: PUSH B 。等待 56Us POP B SETB 。1us MOV ,C 。1us NOP 。1us NOP 。設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR 。 寫位子程序 (待寫位的內(nèi)容在 C 中 ) WRBIT: PUSH B 。釋放總線等待一段時(shí)間 SJMP SHORT WH : MOV B,111 WH1 : ORL C, DJNZ B,WH1 。若總線釋放 跳出循環(huán) DJNZ B,WAITL 。設(shè)置時(shí)間常數(shù) CLR C 。保持低電平 500us SETB 。發(fā)出復(fù)位脈沖 MOV B,250 。保存 A 寄存器 MOV A,4 。 RESET PUSH B 。 I/O 線電平變低后， DS18B20 在一個(gè) 15μs 到 60μs 的窗口內(nèi)對(duì)I/O 線采樣。有兩種寫時(shí)間隙：寫 1時(shí)間隙和寫 0時(shí)間隙。 讀 /寫時(shí)間隙 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 12 DS1820 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時(shí)間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換。若在這條命令發(fā)出之后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)： “0”= 忙， “1”= 完成。 Recall 2E [B8h] 這條命令把報(bào)警觸發(fā)器里的值拷回暫存器。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀 時(shí)間隙，而 DS18B20 又忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20 將在總線上輸出 “0” ，若溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出 “1” 。 Convert T [44h] 這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而 DS1820又正在忙于把暫存器拷貝到 2E 存儲(chǔ)器， DS1820 就會(huì)輸出一個(gè) “0” ，如果拷貝結(jié)束的話，DS18B20 則輸出 “1” 。讀取將從字節(jié) 0開始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（字節(jié) 8， CRC）字節(jié)讀完。可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 11 存儲(chǔ)器操作命令 Write Scratchpad [4E] 這個(gè)命令向 DS18B20 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)，開始位置在地址 2。和 DS18B20 間的任何通訊都需要以初始化序列開始，初始化序列見圖 11。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。只要 DS18B20 不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測 得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。然而，只有在最近一次測溫后遇到符合報(bào)警條件的情況， DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。搜索 ROM命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從機(jī)的 64 位編碼。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，在 Skip ROM 命令之后跟著發(fā)一條讀命令，由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳送信號(hào)，總線上就 會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路下拉效果相當(dāng)于相與）。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。只有和 64位 ROM 序列完全匹配的 DS1820 才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作命令。如果總 線 上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起開成相與的效果）。 Read ROM [33h] 這個(gè)命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼、唯一的序列號(hào)和 8 位 CRC碼。 ROM 操作命令 一旦總線控制器探測到一個(gè)存在脈沖，它就可以發(fā)出 5個(gè) ROM 命令中的任一個(gè)。初始化序列包括一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟有其后由 從機(jī)發(fā)出的存在脈沖。如果總線停留在低電平超過 480μs ，總線上的所有器件都將被復(fù)位。無論任何理由需要暫停某一執(zhí)行過程時(shí)，如果還想恢復(fù)執(zhí)行的話，總線必必須停留在空閑狀態(tài)。單線總線需要一個(gè)約 5KΩ 的上拉電阻。 DS18B20 的單總線端口（ I/O 引腳）是漏極開路式的，內(nèi)部等效電路見圖 9。 單線總線只有一條定義的信號(hào)線；重要的是每一個(gè)掛在總線上的器件都能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間驅(qū)動(dòng)它。 DS18B20 是從機(jī)。 CRC 的執(zhí)行方式如第二個(gè)標(biāo)題“C RC 發(fā)生器 ” 所述。還有一個(gè)第九字節(jié)，可以用讀暫存器命令讀出。下面兩個(gè)字節(jié)沒有使用，但是在讀回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，它們?nèi)勘憩F(xiàn)為邏輯 1。頭兩個(gè)字節(jié)包含測得的溫度信息。這一過程確保更改存儲(chǔ)器時(shí)數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)先被寫入暫存器，這里的數(shù)據(jù)可被讀回。存儲(chǔ)器由一個(gè)暫存 RAM 和一個(gè)存儲(chǔ)高低溫報(bào)警觸發(fā)值 TH 和 TL 的非易失性電可擦除（ 2E ） RAM 組成。移入 8位 CRC 會(huì)使移位寄存器復(fù) 0。然后從系列編號(hào)的最低有效位開始，一次 一位移入寄存器 。 單線 CRC 可以用一個(gè)由移位寄存器和 XOR 門構(gòu)成的多項(xiàng)式發(fā)生器來產(chǎn)生，見圖 7。 CRC 值的比較以及是否進(jìn)行下一步操作完全由總線控制器決定。 CRC 計(jì)算等式如下： CRC= 8X + 5X + 4X +1 DS1820 同樣用上面的公式產(chǎn)生一個(gè) 8 位 CRC 值，把這個(gè)值提供給總線控制器用來校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 CRC 發(fā)生器 DS1820 中有 8 位 CRC 存儲(chǔ)在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中。單線總線控制器必須得天 獨(dú)厚提供 5 條 ROM 操作命令其中之一： 1） Read ROM， 2） Match ROM， 3） Search Rom， 4） Skip ROM， 5） Alarm Search。只有建立了 ROM 操作協(xié)議，才能對(duì) DS1820 進(jìn)行控制操作。最后 8位是以上 56 位的 CRC 碼。最前面 8位是單線系列編碼（ DS1820 的編碼是 9h）。這樣就允許許多 DS18B20 并聯(lián)在一起同時(shí)測溫，如果某個(gè)地方的溫北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 8 度超過了限定值，報(bào)警的器件就會(huì)被立即識(shí)別出來并讀取，而不用讀未報(bào)警的器件。每進(jìn)行一次測溫就對(duì)這個(gè)標(biāo)識(shí)進(jìn)行一次更新。 TH 或 TL 的最高有效位直接對(duì)應(yīng) 16位溫度寄存器的符號(hào)位。 報(bào)警搜索操作 DS18B20 完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，就拿溫度值和存儲(chǔ)在 TH和 TL 中的值進(jìn)行比較。 DS18B20 測溫范圍 55℃~+125℃ ，以 ℃ 遞增。溫度以 16bit 帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出，表 1 給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。 斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時(shí)獲得比較高的分辨力。 同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 7 個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式 累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于 55℃ 的一個(gè)值。圖 4 示出了溫度測量電路的方框圖。這個(gè)命令協(xié)議詳見 “ 存儲(chǔ)器操作命令 ”節(jié)?？偩€控制器發(fā)出一個(gè) Skip ROM 協(xié)議，然后發(fā)出讀電源命令，這條命令發(fā)出后，控制器發(fā)出讀時(shí)間隙，如果是寄生電源，DS18B20 在單線總線上發(fā)回 “0” ，如果是從 VDD 供電，則發(fā)回 “1” ，這樣總線控制器就能夠決定總線上是否有 DS18B20 需要強(qiáng)上拉。在類似這種溫度的情況下， 強(qiáng)烈推薦使用 DS18B20 的 VDD 引腳。注意當(dāng)加上外部電源時(shí)，GND 引腳不能懸空。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進(jìn)行其他數(shù)據(jù)往來。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 6 另一種給 DS18B20 供電的方法是從 VDD 引腳接入一個(gè)外部電源，見圖 3。在發(fā)出任何涉及拷貝到 2E 存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的協(xié)議之后，必須在最多 10μs 之內(nèi)把 I/O 線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉。第一種方法 ，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 2E 存儲(chǔ)器操作時(shí)，給 I/O 線提供一個(gè)強(qiáng)上拉。由于 DS18B20 的工作電流達(dá)到 1mA，所以僅靠 5K 上拉電阻提供電源是不行的，當(dāng)幾只 DS18B20 掛在同一根 I/O 線上并同時(shí)想進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，這個(gè)問題變得更加尖銳。寄生電源有兩個(gè)好處： 1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時(shí)，無需本地電源， 2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀 ROM。這個(gè)電路會(huì)在 I/O 或 VDD 引腳處于高電平時(shí) “偷 ”能量。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。如果沒有對(duì) DS18B20 使用報(bào)警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲(chǔ)器使用。測量結(jié)果放在 DS18B20 的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。成功執(zhí)行完一條 ROM 操作序列后，即可進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作，控制器可以提供 6 條存儲(chǔ)器和控制操作指令中的任一條。因此，控制器必須首先提供下面 5 個(gè) ROM 操作命令之一： 1）讀 ROM， 2）匹配 ROM， 3）搜索 ROM， 4）跳過 ROM， 5）報(bào)警搜索。 DS18B20 依靠一個(gè)單線端口通訊。器件用如下方式北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 5 從單線通訊線上汲取能量：在信號(hào)線處于高電平期間把能量儲(chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。 概覽圖 1 的方框圖示出了 DS1820 的主要部件。對(duì)于單線操作：漏極開路（見 “ 寄生電源 ” 節(jié)） 7 3 VDD 可選的 VDD 引腳。 通過按鍵調(diào)節(jié)溫度上下限，使當(dāng)前外界溫度的范圍包含在溫度傳感器的上下限內(nèi)，從而使得 蜂鳴器關(guān)閉 和 二極管 光 滅。系統(tǒng)共有四個(gè)按鍵， 前 兩個(gè) 按鍵實(shí)現(xiàn)溫度上限的調(diào)整， 后 兩個(gè)實(shí)現(xiàn)溫度下限的調(diào)整。 最后兩位顯示 下 限溫度 。 微微 機(jī)機(jī) 原原 理理 與與 接接 口口 技技 術(shù)術(shù) 綜綜 合合 實(shí)實(shí) 踐踐 說說 明明 書書 課程名稱： 微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字溫度傳感器測溫 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 2 摘 要 利用 DS18B20 溫度傳感器與 89C51 相連測量室內(nèi)溫度并且在六位 LED 顯示器的中間兩位顯示出來。 LED 顯示器的前兩個(gè)顯示 上 限溫度，中間兩個(gè)顯示 當(dāng)前溫度測量值 。 利用按鍵設(shè)置溫度的上限與下限，并在 LED 顯示器上動(dòng)態(tài)顯示。 當(dāng)溫度低于下限（ 15℃）值時(shí)二極管發(fā)光，當(dāng)室溫高于 上限（ 40℃）時(shí)蜂鳴器報(bào)警，發(fā)出有規(guī)律的聲音。 關(guān)鍵詞： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 89C51 LED 共陰 極 顯示器 程序匯編 調(diào)試 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 3 目 錄 一、 DS18B20???????????????? 6 二、 89C51????????????????? 17 三、 8155?????????????????? 19 四 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理 ????????????? 23 五 、設(shè)計(jì)思路及程序流程圖 ??? ??????? 28 六 、上機(jī) 調(diào)試 過程 ?????????????? 37 七 、 心得體會(huì) ???????????????? 38 八 、附件Ⅰ Ⅱ Ⅲ ????????????? ? ? 40 參考文獻(xiàn) ?????????????????? 47 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說明書 4 正 文 一、 DS18B20 溫度傳感器 DS1820 單線數(shù)字溫度計(jì) 特性 ? 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 ? 簡單的多點(diǎn)分布應(yīng)用 ? 無需外部器件