【正文】 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)； ? 可編程全雙工串行通道； 圖 89S51單片機(jī)引腳 ? 低功耗的閑置和掉電模式； ? 看門(mén)狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針； ? 具有 JTAG 接口，可方便地在線編程或在系統(tǒng)編程。其 引腳排列和邏輯符號(hào)如圖 所示。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 3 ? GND：接地。當(dāng)P1 口的管腳寫(xiě)“ 1”時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部電位必須被拉高。 P1 口管腳寫(xiě)入“ 1” 后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 ? P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口： RXD(串行輸口 )； (串行輸出口 ) ； INT0(外部中斷 0)； INT1(外部中斷 1) ； T0(定時(shí)器 0 外部輸入 )； T1(定時(shí)器 1 外部輸入 )； WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 )； RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 )。 ? RST：復(fù)位輸入。 ? ALE / PROG ：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振 蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令時(shí) ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期PSEN 兩次有效。 ? EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，訪問(wèn)外部 ROM；注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部 ROM。 ? XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 DS18B20 溫度傳感器介紹 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號(hào)，在出廠前已寫(xiě)入片內(nèi) ROM 中。 DS18B20 的測(cè)溫原理如 下， 低溫度系數(shù)晶振的振 蕩頻率受溫度的影響很小 ，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(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù) 門(mén)打開(kāi)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 。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(kāi)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。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 5 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： 1) 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(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 ； 2) 測(cè)溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測(cè)溫分辨率 ℃； 3) 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8 個(gè)，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫 ； 4) 工作電源 : 3~5V/DC； 5) 在使用中不需要任何外圍元件 ； 6) 測(cè)量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 ； 7) 溫度以 3 位數(shù)字顯示； 8) 用戶可定義報(bào)警設(shè)置，報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 9) 負(fù)電壓特性，電源 極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 1) 64 位光刻 ROM。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 . 8b 檢驗(yàn) CRC 48b 序列號(hào) 8b 工廠代碼（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 圖 ROM結(jié)構(gòu) 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 6 內(nèi)部電源探測(cè)位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲(chǔ)器和控制邏輯 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2) 非揮發(fā)的溫度 報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶報(bào)警上下限值。 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2PRAM。頭 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。低 5 位一直為１， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。由表可見(jiàn)，分辨率越高，所需要的溫度 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。圖 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。主機(jī)根據(jù) ROM 的前56 位來(lái)計(jì) 算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 8 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(xiě)時(shí)序很重 要。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)。 在本 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示，它由三部分組成 :①控制部分主芯片采用單片機(jī) AT89S51；②顯示部分采用 3 位 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用 DS18B20 溫度傳感器。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10 μs 。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。 引腳連接 晶振電路 單片機(jī) XIAL1 和 XIAL2 分別接 30PF 的電容，中間再并個(gè) 12MHZ 的晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。 ALE 引腳懸空，復(fù)位引腳接到復(fù)位電路、 VCC 接電源、 VSS 接地、 EA 接電源 。 溫度采集部分 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的， DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受溫度并存儲(chǔ)。沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 11 4 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 主板電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 接 DS18B20 的 2 號(hào)引腳， P0 口送數(shù) P2 口掃描， 、 控制加熱器和電風(fēng)扇的繼電器。 各部分電路 (1) 顯示電路 顯示電路采用了 7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫(xiě)。 本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫(xiě)入子程序、以及有關(guān) DS18B20的 程序（初始化子程序、寫(xiě)程序和讀程序） 系統(tǒng)程序流圖 1）主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。 DS18B20 的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來(lái)的是高位在后低位在前，共有 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號(hào)位。 //max 是上限報(bào)警溫度， min 是下限報(bào)警溫度 bit s=0。 //s1 標(biāo)志位用于上下限查看時(shí)的顯示 void display1(uint z)。 //關(guān)閉蜂鳴器 led=1。 //初始化定時(shí)器 1（未啟動(dòng)定時(shí)器 1） get_temperature(1)。 //獲取溫度函數(shù) display(temp,temp_d*)。 //報(bào)警函數(shù) } } ifndef __ds18b20_h__ //定義頭文件 define __ds18b20_h__ define uint unsigned int //變量類(lèi)型宏定義，用 uint 表示無(wú)符號(hào)整形（ 16位） define uchar unsigned char //變量類(lèi)型宏定義，用 uchar 表示無(wú)符號(hào)字符型（ 8 位） sbit DQ= P2^3。 //用 beer 表示 sbit led=P1^1。