基于c51單片機,ds18b20溫度計的設計與實現范文模板參考資料-在線瀏覽

　　

【正文】 I/O C 64 位 ROM 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏 輯 溫度傳感器 高溫觸發器 TH 低溫觸發器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發生器 Vdd 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 9 圖 DS18B20 內部結構 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發的 溫度報警觸發器 TH 和 TL、配置寄存器。高速暫存 RAM 的結構為 8 字節的存儲器，結構如圖 所示。第 5個字節，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。該字節各位的定義如圖 所示。 由表 可見， DS18B20 溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間越長。 表 DS18B20 溫度轉換時間表 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 10 高速暫存 RAM 的第 8 字節保留未用，表現為全邏輯 1。 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。單片機可以通過單線接口讀出該數據，讀數據時低位在先，高位在后，數據格式以℃／ LSB 式表示。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發出的報警搜索命令做出響應。 在 64 位 ROM 的最高有效字節中存儲有循環冗余檢驗碼（ CRC）。 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。操作協議為：初使化 DS18B20（發復位脈沖）→發 ROM 功能命令→發存儲器操作命令→處理數據。初始化過程是主機通過向作為從機的 DS18B20 芯片發一個有時間寬度要求的初始化脈沖實現的。 (2) ROM 操作命令 總線主機檢測到 DS18B20 的存在 便可以發出 ROM 操作命令之一 這些命令表 ： 表 ROM操作命令 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉換時間 /MS 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 指 令 代 碼 Read ROM(讀 ROM) [33H] 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 11 (3)存儲器操作 命令如表 ： 表 存儲器操作命令 (4)時序 主機使用時間隙(time slots)來讀寫 DS18B20的數據位和寫命令字的位 ①初始化 圖 初始化時序 時序見圖 ，主機總線 to 時刻發送一復位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號 )，接著在 tl 時刻釋放 總線 并進入接收狀態。如圖中虛線所示： ② 寫時間隙 Match ROM(匹配 ROM) [55H] Skip ROM(跳過 ROM] [CCH] Search ROM(搜索 ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索 ) [ECH] 指令 代碼 Write Scratchpad(寫暫存存儲器 ) [4EH] Read Scratchpad(讀暫存存儲器 ) [BEH] Copy Scratchpad(復制暫存存儲器 ) [48H] Convert Temperature(溫度變換 ) [44H] Recall EPROM(重新調出 ) [B8H] Read Power supply(讀電源 ) [B4H] 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 12 圖 寫 0時序 圖 寫 1時序 當主機總線 t o 時刻從高拉至低電平時，就產生寫時間隙見圖 和圖。若低電平，寫入的位是 0。若高電平寫入的位是 1見圖 。 ③讀時間隙 見圖 ，主機總線 to時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電平 l us。也就是說 t 2 時刻前主機必須完成讀位，并在 t o 后的60us 一 120us 內釋放總線，讀位子程序 (讀得的位到 C 中 )。當主機需要對眾多在線 DS18B20 的某一個進行操作時，首先要發出匹配 ROM 命令 (55H)，緊接著主機提供 64 位序列 (包括該DS18B20 的 48 位序列號 )。而所謂跳過 ROM命令即： MOV A,0CCH。在 DS18B20 組成的測溫系統中，主機在發出跳過 ROM 命令之后，再發出統一的溫度轉換啟動碼 44H，就可以實 現所有 DS18B20 的統一轉換，再經過 1s 后，就可以用很少的時間去逐一讀取。（由于采取公用的放大電路和 A/D 轉換器只能逐一轉換）。 DS1820 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點 ,但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償 ,由于 DS1820 與微處理器間采用串行數據傳送 ,因此 ,在對 DS1820 進行讀寫編程時 ,必須嚴格的保證讀寫初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設置 1820 個 數 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區指針增 1 初始化 b1=0? 否 是 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 14 時 序 ,否則將無法讀取測溫結果。 (2)在 DS1820的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS1820數量問題 ,容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820,在實際應用中并非如此。 (3)連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。當 將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時 ,正常通訊距離可達 150m,當采用每米絞合次數更多的雙絞線帶屏蔽電纜時 ,正常通訊距離進一步加長。因此 ,在用 DS1820 進行長距離測溫系統設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計 時也要給予一定的重視。 穩壓電源 7805 7805 管腳圖 如圖 所示： 各部分電路說明 單片機控制部分 在本設計中，采用了 AT89C51 單片機作為本電路的核心電路的設計。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易圖 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 15 失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。 該反向放大器可以配置為片內振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。 （ 2）單片機 芯片 的 擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 AT89C51 的 穩態邏輯可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。 （ 3）單片機的時鐘電路 圖 AT89C1 單片機內部的振蕩電路是一個高增益反向放大器，引線 XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端。 AT89C51 的時鐘產生方式有兩種：內部時鐘電方式和外部時鐘方式。即利用其內部的振蕩電路在 XTAL1和 XTAL2引線上外接定時元件，內部振蕩電路產生自激振蕩。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 16 （ 4）單片機的復位電路 本設計中 AT89C51 是采用上電 自動復位和按鍵復位兩種方式。上電瞬間， RC 電路充電， RST 引線端出現正脈沖，只要 RST端保持 10ms 以上的高電平，就能使單片機有效地復位。 （ 5） AT89C51 的最小應用系統 AT89C51 是片內有程序存儲器的單片機，要構成最小應用系統時只要將單片機接上外部的晶體或時鐘電路和復位電路即可，如圖 所示。 圖 AT89C51 單片機構成的最小系 傳感器數據采集電路 傳感器數據采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。考慮到實際應用中寄生電源供電方式適應能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機的 口。如圖 所示 : 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 7 J u n 2 0 06 S he e t o f F i l e :