课程设计论文-基于单片机和ds18b20的数字温度计

课程设计论文-基于单片机和ds18b20的数字温度计内容摘要：

在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止ALE 的输出可在 SFR 区中的 8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当 EA 保持低电平时，则在此期 间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 9 3．振荡器特性： XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 4．芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍 在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 DS18B20 介绍 温度传感器 DS18B20 是一种新型数字温度传感器，它采用独特的单线接口方式，仅需一个端口引脚来发送或接收信息，在单片机和 DS18B20 之间仅需一条数据线和一条地线进行接口。 DS18B20 采用 TO92 或 8 脚 SOIC 封装，引脚排列如图 6 所示。 各引脚功能如下：  GND：地。  DQ：单线应用的数据输入 /输出引脚。  VDD：可选的外部供电电源引脚。 DS18B20 内部有三个主要数字部件： 64 位激光 ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。 DS18B20 可以采用寄生电源方式工作 ，从单总线上汲取能量，在信号线处于高电平期间把能量储 存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能 工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。 DS18B20 也可用外部 3~ 电源供电，这两种供电方式的电路如图 7 所示。 10 图 7 采用寄生电源方式时， VDD 引脚必须接地，另外为了得到足够的工作电流，应给单片机的 I/O 口线 提供一个强上拉，一般可以使用一个场效应管将 I/O 口线直接拉到电源上。 采用外部供电方式时可以不用强上拉，但外部电源要处于工作状态， GND 引脚不得悬空。 温度高于 100℃ 时，不推荐使用寄生电源，应采用外部电源供电。 DS18B20 依靠一个单线端口通信，必须先建立 ROM 操作协议，才能进行存储器和控制操作。 因此，单片机必须先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一： ⒈ 读出 ROM，代码为 33H，用于读出 DS18B20 的序列号，即 64 位激光 ROM 代码。 ⒉ 匹配 ROM，代码为 55H，用于辨识（或选中）某一特定的 DS18B20 进行操 作。 ⒊ 搜索 ROM，代码为 F0H，用于确定总线上的节点数以及所有节点的序列号。 ⒋ 跳过 ROM，代码为 CCH，命令发出后系统将对所有 DS18B20 进行操作，通常用于启动所有 DS18B20 转换之前，或系统中只有一个 DS18B20 时。 ⒌ 报警搜索，代码为 ECH，主要用于鉴别和定位系统中超出程序设定的报警温度界限的节点。 这些命令对每个器件的激光 ROM 部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时指明有多少器件或是什么型号的器件。 DS18B20 内部存储器映像如 图 4 所示。 存储器由一个高速暂存器和 一个存储高低温报警触发值 TH 和 TL 的非易失性电可擦除 E178。 RAM 组成。 头 2 个字节为实测温度值，低字节在前，高字节在后，第 3 和第 4 字节是用户设定温度报警值 TH 和 TL 的拷贝，是易失的，每次上电时被刷新。 第 5 字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值得数字转换分辨率，DS18B20 工作时按此寄存器中的分辨率将 温度转换为相应精度的数值。 11 配置寄存器各位的分布如下： 其中， TM 为测试模式位，用于设定 DS18B20 为工作模式还是为测试模式，出厂时TM 被设置为 0，用户一般不要改动。 R1 和 R0 用于设定温度转换的精度分辨率。 如表 1所示。 其余低 5 位全为 1。 DS18B20 温度转换时间较长，而且设定的分辨率越高，所需转换时间越长，因此实际应用中要根据具体情况权衡考虑。 高速暂存器的第 8 字节保留未用，读出值为全 1。 第 9 字节为前面 8 个字节的CRC 校验码，用于保证数据通信的正确性。 DS18B20 提供了如下存储器操作命令： ⒈ 温度转换，代码为 44H，用于启动 DS18B20 进行温度测量，温度转换命令被后DS18B20 保持等待状态。 如果主机在这条命令之后 跟着发出读时间隙，而 DS18B20 又忙于进行温度转换的话， DS18B20 将在总线上输出“ 0”，若温度转换完成，则输出“ 1”。 如果使用寄生电源，主机必须在发出这条命令后立即启动强上拉，并保持 750ms，在这段时间内单总线上不允许进行任何其他操作。 ⒉ 读暂存器，代码为 BEH，用于读取暂存器中的内容，从字节 0 开始最多可以读取 9个字节，如果不想读完所有字节，主机可以在任何时间发出复位命令来终止读取。 ⒊ 写暂存器，代码为 4EH，用于将数据写入到 DS18B20 暂存器的地址 2 和地址 3（ TH和 TL 字节）。 可以在任何时刻发出复位命令来终止写入。 ⒋ 复制暂存器，代码为 48H，用于将暂存器的内容复制 到 DS18B20 的非易失性 E178。 RAM 12 中，即把温度报警触发字节存入非易失性存储器里。 如果主机在这条命令之后 跟着发出读时间隙，而 DS18B20 又正在忙于把暂存器的内容复制到 E178。 RAM 存储器， DS18B20 就会输出一个“ 0”，如果复制结束的话， DS18B20 则输出“ 1”。 如果使用寄生电源，主机必须在这条命令发出后立即启动强上拉并最少保持 10ms，在这段时间内单总线上不允许进行任何其他操作。 ⒌ 重读 E178。 RAM，代码为 B8H，用于将存储在非易失性 E178。 RAM 中的内容重新读入到暂存器（温度触发器）中。 这种复制操作在 DS18B20 上电时自动执行，这样器件一上电，暂存器里马上就存在有效的 数据了。 若在这条命令发出之后发出读时间隙，器件会输出温度 转换忙的标志：“ 0”代表忙，“ 1”代表完成。 ⒍ 读电源，代码为 B4H，用于将 DS18B20 的供电方式信号发送到主机。 若在这条命令发出之后发出读时间隙， DS18B20 将返回它的供电模式：“ 0”代表寄生电源，“ 1”代表外部电源。 一条温度转换命令启动 DS18B20 完成一次温度测量，测量结果以二进制补码形式存放在高速暂存器中，占用暂存器的字节 1（ LSB）和字节 2（ MSB）。 用一条读暂存器内容的。