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微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū)-畢業(yè)論文設(shè)計(jì)范文模板參考資料-數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫-在線(xiàn)瀏覽

2025-01-19 18:45本頁(yè)面
  

【正文】 ? 可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電 ? 零待機(jī)功耗 ? 測(cè)溫范圍 55~+125℃ ,以 ℃ 遞增 ? 溫 度以 9 位數(shù)字量讀出 ? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms(典型值) ? 用戶(hù)可定義的非易失性溫度報(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 ? 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng) 引腳說(shuō)明 16腳 SSOP PR35 符號(hào) 說(shuō)明 9 1 GND 接地 8 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。具體接法見(jiàn) “ 寄生電源 ” 節(jié) DS18B20( 16 腳 SSOP):所有上表中未提及的引腳都無(wú)連接。 DS18B20 有三個(gè)主要數(shù)字部件: 1) 64 位激光 ROM, 2)溫度傳感器, 3)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。DS18B20 也可用外部 5V 電源供電。在單線(xiàn)端口條件下, 必須先建立 ROM 操作協(xié)議,才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。這些命令對(duì)每個(gè)器件的激光 ROM 部分進(jìn)行操作,在單線(xiàn)總線(xiàn)上掛有多個(gè)器件時(shí),可以區(qū)分出單個(gè)器件,同時(shí)可以向總線(xiàn)控制器指明有多少器件或是什么型號(hào)的器件。一條控制操作命令指示 DS18B20 完成一次溫度 測(cè)量。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 各由一個(gè) EEPROM 字節(jié)構(gòu)成??梢杂靡粭l存儲(chǔ)器操作命令對(duì) TH 和 TL 進(jìn)行寫(xiě)入,對(duì)這些寄存器的讀出需要通過(guò)暫存器。 寄生電源 寄生電源的方框圖見(jiàn)圖 1。當(dāng)有特定的時(shí)間 和電壓需求時(shí)(見(jiàn)節(jié)標(biāo)題 “單線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng) ”), I/O 要提供足夠的能量。要想使 DS18B20 能夠進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換, I/O 線(xiàn)必須在轉(zhuǎn)換期間保證供電。 有兩種方法能夠使 DS18B20 在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)。用 MOSFET 把 I/O 線(xiàn)直接拉到電源上就可以實(shí)現(xiàn),見(jiàn)圖 2。使用寄生電源方式時(shí), VDD 引腳必須接地。這樣做的好處是 I/O 線(xiàn)上不需要加強(qiáng)上拉,而且總線(xiàn)控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。另外,在單線(xiàn)總線(xiàn)上可以?huà)烊我舛嗥? DS18B20,而且如果它們都使用外部電源的話(huà),就可以先發(fā)一個(gè) Skip ROM 命令,再接一個(gè) Convert T 命令,讓它們同時(shí)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。 溫度高于 100℃ 時(shí),不推薦使用寄生電源,因?yàn)? DS18B20 在這種溫度下表現(xiàn)出的漏電流比較大,通訊可能無(wú)法進(jìn)行。 對(duì)于總線(xiàn)控制器不知道總線(xiàn)上的 DS18B20 是用寄生電源還是用外部電源的情況, DS18B20 預(yù)備了一種信號(hào)指示電源的使用意圖。如果控制器接收到一個(gè) “0” ,它就知道必須在溫度轉(zhuǎn)換期間給 I/O 線(xiàn)提供 強(qiáng)上拉。 測(cè)溫操作 DS18B20 通過(guò)一種片上溫度測(cè)量技術(shù)來(lái)測(cè)量溫度。 DS18B20 是這樣測(cè)溫的:用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期,內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。如果計(jì)數(shù)器在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá) 0,則溫度寄存器(同樣被預(yù)置到 55℃ )的值增加,表明所測(cè)溫度大于 55℃ 。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到 0,如果門(mén)周期仍未結(jié)束,將重復(fù)這一過(guò)程。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 溫度 /數(shù)據(jù)關(guān)系(表 1) 溫度 ℃ 數(shù)據(jù)輸出(二進(jìn)制) 數(shù)據(jù)輸出(十六進(jìn)制) +125 00000000 11111010 00FA +25 00000000 00110010 0032 +1/2 00000000 00000001 0001 0 00000000 00000000 0000 1/2 11111111 11111111 FFFF 25 11111111 11001110 FFCE 55 11111111 10010010 FF92 DS18B20 內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供 ℃ 的分辨力。數(shù)據(jù)通過(guò)單線(xiàn)接口以串行方式傳輸。如用于華氏溫度,必須要用一個(gè)轉(zhuǎn)換因子查找表。因?yàn)檫@些寄存器是 8 位的,所以 ℃ 位被忽略不計(jì)。如果測(cè)得的溫度高于 TH 或低于 TL,器件內(nèi)部就會(huì)置位一個(gè)報(bào)警標(biāo)識(shí)。當(dāng)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位時(shí), DS1820 會(huì)對(duì)報(bào)警搜索命令有反應(yīng)。 64 位(激)光刻 ROM 每只 DS18B20都有一個(gè)唯一的長(zhǎng)達(dá) 64位的編碼。下面 48位是一個(gè)唯一的序列號(hào)。(見(jiàn)圖 5) 64位 ROM 和 ROM 操作控制區(qū)允許 DS18B20 作為 單線(xiàn)制器件并按照詳述于 “ 單線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng) ” 一節(jié)的單線(xiàn)協(xié)議工作。這個(gè)協(xié)議用 ROM 操作協(xié)議流程圖來(lái)描述。成功進(jìn)行一次 ROM 操作后,就可以對(duì) DS18B20 進(jìn)行特定的操作,總線(xiàn)控制器可以發(fā)出六個(gè)存儲(chǔ)器和控制操作命令中的任一 條 。總線(xiàn)控制器可以用 64 位 ROM 中的前 56 位計(jì)算出一個(gè) CRC 值,再用這個(gè)和存儲(chǔ)在 DS1820 中的值進(jìn)行比較 ,以確定 ROM 數(shù)據(jù)是否被總線(xiàn)控制器接收無(wú)誤。在任何使用 CRC 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)的情況下,總線(xiàn)控制器必須用上面的公式計(jì)算出一個(gè) CRC 值,和存儲(chǔ) 在 DS1820 的 64 位 ROM 中的值或 DS1820 內(nèi)部計(jì)算出的 8 位 CRC 值(當(dāng)讀暫存器時(shí),做為第 9 個(gè)字節(jié)讀出來(lái))進(jìn)行比較。當(dāng)在 DS1820 中存儲(chǔ)的或由其計(jì)算的 CRC 值和總線(xiàn)控制器計(jì)算的值不相符時(shí), DS1820 內(nèi)部并沒(méi)有一個(gè)能阻止命令序列進(jìn)行的電路。 移位寄存器的各位都被初始化為 0。 8 位系列編碼都進(jìn)入以后,序列號(hào)再進(jìn)入, 48 位序列號(hào)都進(jìn)入后,移位寄存器中就存儲(chǔ)了 CRC值。存儲(chǔ)器 DS1820 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)示于圖 8。當(dāng)在單線(xiàn)總線(xiàn)上通訊時(shí),暫存器幫助確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)后,用一個(gè)拷貝暫存器命令會(huì)把數(shù)據(jù)傳到非易性( 2E ) RAM 中。 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 9 暫存器的結(jié)構(gòu)為 8 個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器。第三和第四字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝,是易失性的,每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第七和第八字節(jié)是計(jì)數(shù)寄存器,它們可以被用來(lái)獲得更高的溫度分辨力(見(jiàn) “ 測(cè)溫操作 ” 一節(jié))。這個(gè)字節(jié)是以上八個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。 單線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng) 單線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng)包括一個(gè)總線(xiàn)控制器和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)。關(guān)于這種總線(xiàn)分三個(gè)題目討論:硬件結(jié)構(gòu)、執(zhí)行序列和單線(xiàn)信號(hào)(信號(hào)類(lèi)型和時(shí)序)。為此每一個(gè)總線(xiàn)上的器件都必須是漏極開(kāi)路或三態(tài)輸出。一個(gè)多點(diǎn)總線(xiàn)由一個(gè)單線(xiàn)總線(xiàn)和多個(gè)掛于其上的從機(jī)構(gòu)成。 單線(xiàn)總線(xiàn)的空閑狀態(tài)是高電平。在恢復(fù)期間,如果單線(xiàn)總線(xiàn)處于非活動(dòng)(高電平)狀態(tài),位與位間的恢復(fù)時(shí)間可以無(wú)限長(zhǎng)。 通過(guò)單線(xiàn)總線(xiàn)端口訪問(wèn) DS1820 的協(xié)議如下: ? 初始化 ? ROM 操作命令 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 10 ? 存儲(chǔ)器操作命令 ? 執(zhí)行 /數(shù)據(jù) 初始化 通過(guò)單線(xiàn)總線(xiàn)的所有執(zhí)行(處理)都從一個(gè)初始化序列開(kāi)始。存在脈沖讓總線(xiàn)控制器知道 DS1820 在總線(xiàn)上且已準(zhǔn)備好操作。所有 ROM操作命令都 8位長(zhǎng)度。只有在總線(xiàn)上存在單只 DS1B820 的時(shí)候才能使用這個(gè)命令。 Match ROM [55h] 匹配 ROM 命令,后跟 64 位 ROM 序列,讓總線(xiàn)控制器在多點(diǎn)總線(xiàn)上定位一只特定的 DS18B20。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。 Skip ROM [CCh] 這條命令允許總線(xiàn)控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令,在單點(diǎn)總線(xiàn)情況下 又 節(jié)省時(shí)間。 Search ROM [F0h] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí),總線(xiàn)控制器可能并不知道單線(xiàn)總線(xiàn)上有多少器件或它們的64 位 ROM 編碼。 Alarm Search [ECh] 這條命令的流程圖和 Search ROM 相同。報(bào)警條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。 I/O 信號(hào) DS18B20 需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。所有這些信號(hào),除存在脈沖外,都是由總線(xiàn)控制器發(fā)出的。一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表明 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)(適當(dāng)?shù)?ROM命令和存儲(chǔ)器操作命令)。接下來(lái)寫(xiě)入的兩個(gè)字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2和 3。 Read Scratchpad [BEh] 這個(gè)命令讀取暫存器的內(nèi)容。如 果不想讀完所有字節(jié),控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止讀取 . Copy Scratchpad [48h] 這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 2E 存儲(chǔ)器里,即把溫度 報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。如果使用寄生電源,總線(xiàn)控制器必須在這條命令發(fā)出后立即起動(dòng)強(qiáng)上拉并最少保持 10ms。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行,而后 DS18B20 保持等待狀態(tài)。如果使用寄生電源,總線(xiàn)控制器必須在發(fā)出這條命令后立即起動(dòng)強(qiáng)上拉,并保持 500ms。這種拷回操作在 DS18B20 上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行,這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。 Read Power Supply [B4h] 若把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時(shí)間隙,器件會(huì)返回它的電源模式: “0”=寄生電源, “1” = 外部電源。 寫(xiě)時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線(xiàn)從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候,寫(xiě)時(shí)間隙開(kāi)始。所有寫(xiě)時(shí)間隙必須最少持續(xù) 60μs ,包括兩個(gè)寫(xiě)周期間至少 1μs 的恢復(fù)時(shí)間。如果線(xiàn)上是高電 平,就是寫(xiě) 1,如果線(xiàn)上是低電平,就是寫(xiě) 0(見(jiàn)圖 12) 時(shí) 序 主機(jī)使用時(shí)間隙 (time slots)來(lái)讀寫(xiě) DSl8B20 的數(shù)據(jù)位和寫(xiě)命令字的位 (1)初始化 主機(jī)總線(xiàn) t0 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號(hào) )接著在 t1 時(shí)刻釋放總線(xiàn)并進(jìn)入接收狀態(tài) DSl8B20 在檢測(cè)到總線(xiàn)的上升沿之后等待 1560us 接著 DS18B20 在 t2時(shí)刻發(fā)出存在脈沖 (低電平持續(xù) 60240us)。保存 B 寄存器 PUSH A 。設(shè)置循環(huán)次數(shù) CLR 。計(jì)數(shù) 250 次 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 13 DJNZ B,$ 。釋放總線(xiàn) MOV B,6 。清存在信號(hào)標(biāo)志 WAITL: JB ,WH ??偩€(xiàn)低 等待 DJNZ ACC,WAITL 。存在時(shí)間等待 SHORT : POP A POP B RET (2)寫(xiě)時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線(xiàn) t0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間隙從 t0 時(shí)刻開(kāi)始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫(xiě)的位送到總線(xiàn)上 DSl820在 t0后 1560us間對(duì)總線(xiàn)采樣 .若低電平寫(xiě)入的位是 0,若高電平寫(xiě)入的位是 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。保存 B MOV B,28 。寫(xiě)開(kāi)始 NOP 。1us NOP 。1us NOP 。C 內(nèi)容到總線(xiàn) WDLT: DJNZ B,WDLT 。釋放總線(xiàn) RET 。保存 B MOV B,08H 。把寫(xiě)的位放到 C 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 14 ACALL WRBIT 。8 位全寫(xiě)完 ? POP B RET (3)讀時(shí)間隙 讀位子程序 (讀得的位到 C 中 ) RDBIT: PUSH B 。保存 A MOV B,23 。讀開(kāi)始 NOP 。1us NOP 。1us SETB 。P1 口讀到 A MOV C,EOH 。1us NOP 。1us NOP 。等待 46us SETB POP A POP B RET 讀字節(jié)子程序 (讀到內(nèi)容放到 A 中 ) RDBYTE: PUSH B 。設(shè)置讀位數(shù) ACALL RDBIT 。把讀到位在 C 中并依次送給 A DJNZ B,RLOP 。恢復(fù) B RET 北京交通大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實(shí)踐說(shuō)明書(shū) 15 二、 89C51 89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能
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