【正文】 5～ +125 ℃ ， 增量值為 ℃ (9 位溫度讀數(shù) )，它主要由 4 個數(shù)據(jù)部件部分組成 ： 64 位 ROM。非易失性的溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL；高速便箋存儲器 64 位 ROM 用于存儲序列號 ， 其首字節(jié)固定為 28H， 表示產(chǎn)品類 型碼 ， 后 6 個字節(jié)是每個器件的編碼 ， 最后 1 個字節(jié)是 CRC 校驗碼 . 溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL 存儲用戶通過軟件寫入的報警上下限值，高速便箋存儲 器由 9 個字節(jié)組成 ， 其中有 2 個字節(jié) RAM 單元用來存放溫度值前 1 個字節(jié)為溫度值的補碼低 8 位 ， 后 1 個字節(jié)為符號位和溫度值的補碼高 3 位。 電源檢測6 4位R O M和 單線 接口存儲器溫 度 傳 感 器高 溫 度 觸 發(fā)低 溫 度 觸 發(fā)存 儲 器 控 制 邏 輯8 位 C R C 觸 發(fā) 器 圖 2— 2 DS18B20 內部結構框圖 DS18B20 的測溫原理： DS18B20 測量溫度采用了特有的溫度測量技術 ， 它是通過計數(shù)時鐘周期來實現(xiàn)的，內部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù) , 9 低溫時 ,振蕩器的脈沖可以通過門電路。計數(shù)器設置為 55℃。如果門電路仍未關閉 , 則系統(tǒng)重復上述過程。單線信號包括復位脈沖 ,響應脈沖 ,寫“ 0” ,寫“ 1” ,讀“ 1”。系統(tǒng)對 DS18B20 的操作以 ROM 命令(5 個 )和存儲器命令 (6 個 )形式出現(xiàn)。各種操作都有相應的時序圖。只需將 DS18B20 信號線與單片機 1 位 I/O 線相連，且單片機的 1 位 I/O 線可掛接多個 DS18B20，就可實現(xiàn)單點或多點溫度檢測。它直接將溫度數(shù)據(jù)進行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通 信方便，傳輸距離遠且抗干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡化，系統(tǒng)擴充維護十分方便。 單片機型號選擇 市場上單片機種類繁多 且功能各異，價格也相差很大，現(xiàn)在簡單介紹一下我們常用單片機： ① PIC 單片機：是 MICROCHIP 公司的產(chǎn)品 ,其突出的特點是體積小 ,功耗低 ,精簡指令集 ,抗干擾性好 ,可靠性高 ,有較強的模擬接口 ,代碼保密性好 ,大部分芯片有其兼容的 FLASH 程序存儲器的芯片 。 ③ ATMEL 單片機 (51 單片機 )： ATMEl 公司的 8 位單片機有 AT8 AT90 兩個系列 ,AT89 系列是 8 位 Flash 單片機 ,與 8051 系列單片機相兼容 ,靜態(tài)時鐘模式 。 10 ④ PHLIPIS 51PLC 系列單片 機 (51 單片機 )： PHILIPS 公司的單片機是基于80C51 內核的單片機 ,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內 RC 振蕩器等功能 ,這使 51LPC 在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求 。 ⑥ TI 公司單片機 (51 單片機 )：德州儀器提供了 TMS370 和 MSP430 兩大系列通用單片機 .TMS370 系列單片機是 8 位 CMOS 單片機 ,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式 ,適用于復雜的實時控制場合 。 綜合以上信息，為滿足系統(tǒng)設計需要和綜合系統(tǒng)造價，以后產(chǎn)品的推廣與安裝，特選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 系列的 單片機 。 ② AT89S52 功能特性描述 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 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 11 ③ AT89S52 的引腳結構 圖 2— 3 AT89S52 的引腳結構 ④ AT89S52 引腳功能介紹 VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0 具有內部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對 P1 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 引腳第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） 12 MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。對 P3 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能 （第二功能）使用，如下表所示。 引腳第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0(外部中斷 0) INT0(外部中斷 0) T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RST: 復位輸入?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電 平。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強調，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活 13 兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。這些中斷如圖 10 所示每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。如表 5 所示， 位 是不可用的。用戶軟件不應給這些位寫 1。定時器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 的或邏輯觸發(fā)。實際上，中斷服務程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標志位也必須由軟件清 0。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。 AT89S52 內部具有看門狗定時器及 3 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器。可編程是指它們的工作方式由指令來設置，或者當計數(shù)器用，或者當定時器用，并且記數(shù)（定時）的范圍也可以由指令來設置。 存儲器結構： MCS51 器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 程序存儲器： 如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存 儲器開始。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S52 有 256 字節(jié)片內數(shù)據(jù)存儲器。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。例如 ， 下面的間接尋址方式中， R0 內容為 0A0H，訪問的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2 口（它的地址也是 0A0H）。因此，高 128 字節(jié)數(shù)據(jù) RAM 也可用于堆 14 ?？臻g。一邊記錄脈沖數(shù)量，一邊以厘米為單位由四位數(shù)碼飛管顯示出來。長度計量儀采用 英寸共陽極連接的 LED 數(shù)碼管。右圖為 LED 數(shù)碼管外形和引腳圖，其中 7 只發(fā)光二極管分別對應 ag 筆段，構成“日”字形，另一只發(fā)光二極管 DP 作為小數(shù)點，因此這種 LED 顯示器稱為八段數(shù)碼管。 a—— g、 Dp 各筆段中，某筆段 接低電平時發(fā)光，高電平時不發(fā)光。顯示時，由 P2 口依次輸出各位數(shù)字的筆段碼，并依次由 、 、 、 、 、 輸出 低 電平位選信號接通數(shù)碼管的公共端，輪流進行，循環(huán)不止，由于循環(huán)的頻率較高（約 50Hz），加上人眼的視覺暫留，既保障了各位數(shù)字的對應顯示，又不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。 1） LED 結構和顯示原理。這種 LED 顯示器也可稱為 7 段數(shù)碼顯示器（或 8 段數(shù)碼顯示器）。 共陰極結構：把各段發(fā)光二極管的陰極連接在一起構成公共陰極，如圖 a 所示。 共陽極結構：把各段發(fā)光二極管的陽極連接在一起構成公共陽極，如圖 b 所示。 通過控制 7 個段的發(fā)光二極管的亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號。為了顯示各個數(shù)字或字符，就需要為 LED 提供相應的代碼，因為這些代碼是控制各段的亮或滅，供顯示器顯示字形的，所以稱為字段碼（也可以稱為段選碼或字形碼）。各代碼位的對應關系如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Dp g f e d c b a 表 2— 1 單片機端口對應數(shù)碼管端口表 下圖所示為共 陽 極 LED 所顯示的不同字符的字段碼，測量范圍為 0~99℃ ，當溫度超出范圍時，顯示器均顯示 F。在單片機應用系統(tǒng)中，實際使用的 LED 顯示器有多個， N位 LED 顯示器的顯示要從兩個方面來控制：其一是控制 N 位的字段顯示（即顯示什么字符）；其二是控制字位（即哪一位到哪一位亮）。 LED 顯示器有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。根據(jù)顯示方式不同，位選線和段選線的連接方式也不同。目前通常所用的各種型號的單片機開發(fā)系統(tǒng)或實驗裝置普遍采用軟件譯碼。動態(tài)顯示方式的接口電路的連接方法是：將所有 LED位的段選線（ a ~ dp）同名并聯(lián)，即所有 a 段并聯(lián)，所有 b 段并聯(lián)。這樣用兩個 8 位 I/O 接口就能控制 8 位 LED 顯示器。本設計中限流電阻選用 1K。這樣在每一個瞬間， 8 位 LED 中只有選通的那一位 LED 顯示出字符，而其它 7 位則是熄滅的。如此繼續(xù)下去，等 8 位 LED都顯示完畢后，在循環(huán)進行。所以為了簡化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動態(tài)顯示方式。當引入時鐘芯片后將為整個系統(tǒng)提供準確的實時時鐘，使整個系統(tǒng)有更準確，更智能的處理信息。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與 31 天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電 方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄， 特別是對某些具有特 殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該 數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統(tǒng)中 。當 Vcc2Vcc1+ 時， 由 Vcc2 向 DS1302 供電，當 Vcc2 Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302 供電。該引腳有兩 個功能：第一， CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā? 19 表 2— 3 單片機讀取 寄存器 表 小時寄存器（ 85h、 84h）的位 7 用于定義 DS1302 是運行于 12 小時 模式還是 24 小時模式。在 12 小時模式時， 位 5 是，當為 1 時，表示 PM。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7 定義為時鐘暫停標志（ CH）。 控制寄存器（ 8Fh、 8Eh）的位 7 是寫保護位（ WP），其它 7 位均置 為 0。當 WP 位為 1 時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作 ⑤ DS1302 的工作模式寄存器 DS1302 中附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 的地址如表 2— 4 所示 表 2— 4 單片機讀取 RAM 表 ⑥ DS1302 的工作模式寄存器 所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。 20 表 2— 5 單片機讀取 RAM 表 ⑦ 讀寫時序說明 DS1302 是 SPI 總線驅動方式。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。 表 2— 6 DS1302 的控制字 控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。 控制字總是從最低位開始輸出。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。 21 圖 2— 6 數(shù)據(jù)讀寫時序 ⑧ 其他相關元件的選擇以及相關的參數(shù) 本系統(tǒng)除了用到了以上原件，還主要用到了像電阻、電容、晶振、按鍵、蜂鳴器、二極管、三極管、固態(tài)繼電器、 5V 直流電源等原件，