【正文】 只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 器材選用分析 DS18B20 溫度傳感器 1. DS18B20 的特點 本設計的測溫系統(tǒng)采用芯片 DS18B20， DS18B20 是 DALLAS 公司的最新單 線數(shù)字溫度傳感器，它的體積更小，適用電壓更寬，更經(jīng)濟。 主 控 制 器 LED顯 示 溫 度 傳 感 器 單片機復位 時鐘振蕩 報警點按鍵調整 中原工學院信息商務學院課程設計 5 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的管腳排列如圖 231 所示。不同的器件地址序列號不同。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。高速暫存 RAM 的結構為８字節(jié)的存儲器，結構如圖 232 所示。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。該字節(jié)各位的定義如下圖所示。 TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 圖 DS18B20 的字節(jié)定義 DS18B20 高速暫存器共 9 個存存單元，如表所示： 表 31 DS18B20 的引腳分布圖 序號 寄存器名稱 作 用 序號 寄存器名稱 0 溫度低字節(jié) 以 16 位補碼形式存放 5 保留字節(jié) 2 1 溫度高字節(jié) 6 計數(shù)器余值 2 TH/用戶字節(jié)1 存放溫度上限 7 計數(shù)器 /℃ 3 HL/用戶字節(jié)2 存放溫度下限 8 CRC 中原工學院信息商務學院課程設計 7 以 12 位轉化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式及計算： 12 位轉化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個高低兩個 8 位的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位。 表 32 DS18B20 的字節(jié)存放表 由下圖可以看到， Dsl8820的內部存儲器是由 8個單元組成，其中第 0、 1個存放測量溫度值，第 3分別存放報警溫度的上下限值，第 4單元為配置單元， 7單元在 DSl8820這里沒有被用到。具體見表 241。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。第 9 字節(jié)讀出前面所有8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。轉換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節(jié)。 當符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原 碼，再計算十進制數(shù)值。 表 34 溫度精度配置 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)內容作比較。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。主機 ROM 的前R1 R0 轉換精度（ 16 進制） 轉換精度（十進制） 轉換時間 0 0 9bit 0 1 10bit 1 0 11bit 375ms 1 1 12bit 750ms 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 中原工學院信息商務學院課程設計 9 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開 時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加 ，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 DSl8 B20 約定在每次通信前必須對其復位，具體的復位時序如圖 242 所示。 表 35 DS18B20 的 ROM 操作指令 表 36 DS18B20 的存儲器操作指令 主機一旦檢測到 DS18B20的存在，根據(jù) DS18B2的工作協(xié)議，就應對 ROM進行操作 ，接著對存儲器操作，最后進行數(shù)據(jù)處理。見表 243。見表 244。 圖 DS18B20的讀寫時序圖 2. DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳操作指令 33H 55H CCH F0H ECH 含義 讀 ROM 匹配 ROM 跳過 ROM 搜索 ROM 報警搜索 ROM 操作指令 4EH BEH 48H 44H D8H B4H 含義 寫 讀 內部復制 溫度轉換 重新調出 讀電源 中原工學院信息商務學院課程設計 11 輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議， 因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時序都是將 圖 DS18B20 的復位時序 圖 DS18B20 的讀時序 圖 DS18B20 的寫時序 主機作為主設備，單總線器件作為從設備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 的寫時序 ， 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程 ， 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時 序的要求不同，當要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0” 電平，當要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內就得釋放單線 AT89S52 單片機介紹 1. AT89S52 的主要性能 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼 容， 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器、 1000 次擦寫周期、 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 、三級加密程序存儲器 、 32 個可編程 I/O 口線 、三個 16 位定時器 /計數(shù)器 八個中斷源 、全雙工 UART 串行通 道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標識符 。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的 解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。作為輸出口，每位能驅動 8 個 TTL邏輯電平。 中原工學院信息商務學院課程設計 13 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 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 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對 P2 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。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 P3 口： P3 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 flash 編程和校驗時， P3口也接收一些控制信號。 RST——復位輸入。 ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此 外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 EA/VPP—— 外部訪問 允許， 欲使 CPU 僅 訪問外部 程序存 儲器（地 址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。 中原工學院信息商務學院課程設計 15 軟件流程圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖7 所示。其程序流程圖如圖 8 示 初始化 調用顯示子程序 1S 到？ 初次上電 讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉換開始命令 N Y N Y Y 發(fā) DS18B20 復位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 9 字節(jié)完？ CRC 校驗正？確？ 移入溫度暫存器 結束 N N Y 中原工學院信息商務學院課程設計