【正文】 寫 讀 0 和讀 1?？偩€這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。和 DS18B20 間的任何通訊都需要以初始化序列開始。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)。 DS18B20 的工作過程如下： （ 1）復(fù)位操 作； （ 2）執(zhí)行 ROM 操作的 5 條指令之一：讀 ROM、匹配 ROM、搜索 ROM、跳過 ROM、報(bào)警搜索； （ 3）存儲器操作命令：溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度、設(shè)定上下限溫度值指令； （ 4）讀取溫度數(shù)據(jù)：主機(jī)讀取溫度數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 DS18B20 的測溫原理 ： 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)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù) 門打開時(shí)， DS18B20 就對低溫度系數(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 成溫度測量 。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃ 所對應(yīng)的基數(shù) 分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值 13 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 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(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)值即為所測溫度。它的測溫原理內(nèi)部設(shè)置如 圖 31所示 ： DS18B20 的硬件連線圖如圖 32 所示。 計(jì) 數(shù) 器減 到 0計(jì) 數(shù) 比 較 器減 法 計(jì) 數(shù) 器預(yù) 置斜 率 累 加 器預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器溫 度 寄 存 器減 到 0 圖 31 DS18B20 測溫原理內(nèi)部設(shè)置 123GNDVCCVoutR1DS18B20 圖 32 DS18B20 硬件電路圖 方案二 ： LM35D 進(jìn)行溫度采集 14 LM35 是由國 家半導(dǎo)體 公司產(chǎn)生的溫度傳感器， 其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換 關(guān)系為 ， 0℃ 時(shí)輸出為 0V，每升高 1℃ ，輸出電壓增加 10mV[10]。 LM35 有多種不同封裝型式，在常溫下， LM35 不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到 177。1/4℃ 的準(zhǔn)確率。 其電源供電模式有單電源 與 正負(fù)雙電源兩種，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的 測量 ；兩種接法的靜止電流 溫度 關(guān)系式 如圖 33 所示 ，在靜止溫度中自熱效應(yīng)低 (℃ )，單電源模式在 25℃下靜止電流約 50μA，工作電壓較寬，可在 4— 20V 的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電。 ℃℃/10）（ TmVTVout ?? 。 圖 33 靜止電流 溫度關(guān)系式 LM35 是一種內(nèi)部電路已校準(zhǔn)的集成溫度傳 感器，其輸出電壓與攝氏溫度成正比，線性度好，靈敏度高，精度適中。 其輸出靈敏度為 ／ ℃ ，精度達(dá) ℃ 。 其測量范圍為 55—— 150℃ 。在 靜止溫度中自熱效應(yīng)低(℃ )．工作電壓較寬，可在 4—— 20V 的供電電壓范圍內(nèi)正常工作，且耗電 量 極省，工作電流一般小于 60uA．輸出阻抗低，在 1mA 負(fù)載時(shí)為 。根據(jù) LM35 的輸出特性可知，當(dāng)溫度在 0—— 150℃ 之間變換時(shí)，其輸出端對應(yīng)的電壓為 0—— ，此電壓 可以直接進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換。 如果采集的溫度值有負(fù)溫度時(shí)必須要使用正負(fù)雙電源進(jìn)行分離，然后把負(fù)值通過反相器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才可以送入 AD 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換為電壓值 [11]。 由方案一和方案二比較，優(yōu)點(diǎn)： DS18B20 輸出的是數(shù)字量所以不需要 AD轉(zhuǎn)換可以使硬 件電路簡單，缺點(diǎn)是采集的溫度值精確度很低。 LM35 采集的溫度值是模擬量需要經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換才可以送入單片機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是采集的溫度值精度高，缺點(diǎn)是硬件電路復(fù)雜。綜上所述本系統(tǒng)由于系統(tǒng)溫度要求不高，故選用 DS18B20 作為溫度采集部分 [12]。 AD 轉(zhuǎn)換芯片的選擇方案 方案一： ADC0809 的技術(shù)參數(shù) ADC0809 是帶有 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接 15 口。 主要特性如下： （ 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨 率為 8 位。 （ 2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 （ 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs(時(shí)鐘為 640kHz時(shí) )， 130μs（時(shí)鐘為 500kHz時(shí)） （ 4）單個(gè) +5V 電源供電 。 （ 5）模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 （ 6）工作溫度范圍為 40～ +85 攝氏度 。 （ 7）低功耗，約 15mW。 ADC0809 的工作過程： 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入 地址鎖存器 中。 此地址經(jīng) 譯碼 選通 8 路模擬輸入之一到 比較器 。 START 上升沿將逐次逼近 寄 存 器 復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ， 結(jié)果數(shù)據(jù)已存入 鎖存 器 ，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng) OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到 數(shù)據(jù)總線 上。 IN0— IN7 為模擬電壓輸入端， D0— D7 為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電 壓量 [13]。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給 單片機(jī) 進(jìn)行處理。 數(shù)據(jù)傳送 的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （ 1） 定時(shí)傳送方式 ： 對于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器 來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μs，相當(dāng)于 6MHz的 MCS51 單片機(jī)共 64 個(gè) 機(jī)器周期 ?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí) 子程序 ， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳送 。 （ 2） 查詢方式 ： A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn) 換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成， 并接著進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳送 。 （ 3） 中斷方式 ： 16 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作 為中斷請求 信號，以 中斷方式 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳送 。首先送出口地址并以信號有效時(shí)， OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上 數(shù)據(jù)總線 ，供單片機(jī)接受。 硬件電路圖的接線 如圖 34 所示： 圖 34 ADC0809 接線圖 方案二： AD7705 來完成模擬電壓的測量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 AD7705 采用 SP I 兼容的三線串行接口 ， 能夠方便地與各種微控制器和DSP 連接 , 也比并行接口方式大大節(jié)省了 CPU 的 I O 口。 在 應(yīng)用電路中，采用 51 單片機(jī) 控制 AD7705，對 LM35 溫度 信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。此方案采用二線連接收發(fā)數(shù)據(jù)。 AD7705 的 CS 接到低電平。 DRDY 的狀態(tài)通過監(jiān)視與 DRDY線相編程數(shù)字濾波器等部件。能直接將 LM35 傳感器測量到的多路微小信號進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換 [14]。這種器件還具有高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點(diǎn)，非常適合儀表測量 、 工業(yè)控制等領(lǐng) 域的應(yīng)用。 AD7705 是完整的 16 位 AD 轉(zhuǎn)換器。若外接晶體振蕩器、精密基準(zhǔn)源和少量去耦電容 , 即可連續(xù)進(jìn)行 A D 轉(zhuǎn)換。它采用了 ΣΔ技術(shù)，可以獲得 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出。這一點(diǎn)非常符合對分辨率要求較高但對轉(zhuǎn)換數(shù)字要求不高的 17 應(yīng)用，例如數(shù)字音頻產(chǎn)品和智能儀器儀表產(chǎn)品等。下面對該器件幾個(gè)重要部分和特性作簡要說明。增益可編程大器 AD7705 包括兩個(gè)全差分模擬輸入通道。片內(nèi)的增益可編程放大器 PGA 之一，能將不同擺幅范圍的各類輸入信號放大到接 AD 轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度電壓再進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，這樣有利范圍的雙極性 信號。 LM35 隨溫度的變化 導(dǎo)致 電壓 的變化利用 AD7705 來完成模擬電壓到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，同時(shí)利用 STC12C5A60S2 單片機(jī)對轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理，AIN1(+),AIN1()； AIN2(+),AIN2()用于接 LM35 電橋進(jìn)行模擬電壓的輸入，然后再輸出數(shù)字量到單片機(jī)中 [15]。 其硬件電路圖 如圖 35 所示。 圖 35 LM35 接線圖 方案三：單片機(jī)自帶的 AD（ STC12C5A60S2） 單片機(jī) 。 在眾多的 51 系列單片機(jī)中 ， 要算國內(nèi) STC 公司的 1T 增強(qiáng)系列更具有競爭力 ， 因他不但和 8051 指令、 管腳完全兼容 ， 而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲器且是 FLASH 工藝的 ， 如 STC12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá) 60K FLASH ROM,這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC 系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。重要的一點(diǎn) STC12C5A60S2 目前的售價(jià)與傳統(tǒng)51 差不多，市場供應(yīng)也很充足。是一款高性價(jià)比的單片機(jī) STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏 晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 18 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合 [16]。 8051 CPU， 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V 單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機(jī)）； ： 0～ 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz； 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)； 1280 字節(jié) RAM； I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開漏，每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過 55mA； 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片； EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM)； 9. 看門狗； MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地）； :在 口有一個(gè)低壓門檻比較器， 5V 單片機(jī)為，誤差為 +/5%, 單片機(jī)為 ，誤差為 +/3%； ：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到+/10%以內(nèi) )用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時(shí)鐘，常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz～， 單片機(jī)為： 8MHz～ 12MHz，精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)； 4 個(gè) 16 位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時(shí)器 T0 和 T1，沒有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 ,做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器； 19 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 ； I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/,T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過寄存器設(shè)置到 )； (2 路） /PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ,2 路）：可用來當(dāng) 2 路 D/A 使用 ,也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 ,也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 )； , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘25 萬次 ). (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口； 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置