基于ds18b20的数控温度系统(编辑修改稿)

基于ds18b20的数控温度系统(编辑修改稿)内容摘要：

(7)RST/VPD：复位输出。 当震荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平使 机器复位。 复位后片内存储器的状态如表 33 所示， P1P3 口输出高电平，初始值 07H 写入堆栈指针 SP、清 0 程序计数器 PC 和其余特殊功能寄存器，但始终不影响片内 RAM 状态，只要该引脚保持高电平， 89C51将循环复位， RST/VPD 从高电平到低电平单片机将从 0 号单元开始执行程序，另外该引脚还具有复用功能，只要将 VPD 接 +5V 备用电源，一旦 Vcc电位突 然降低或断电，能保护片内 RAM 中的信息不丢失，恢复电后能正常工作。 (8)ALE/ PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节，即使不访问外部字节， ALE 仍基于单片机的数控温度系统设计 11 时钟震荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。 要注意的是：每次访问外部存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 (9) 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。 表 33 AT89S52 复位后寄存器内容 寄存器 内容 寄存器 内容 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCOM 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TLO 00H SP 07H TH1 00H0 DPTR 0000H TH1 00H P1—P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定 IE 0xxx00000 PCON 0xxx00000 (10)EA/VPP：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 (11)XTAL1： 振 荡器反向放大器及内部时钟的输入端。 (12)XTAL2： 振 荡器反向放大器的输出端。 (13)时钟 振 荡器： AT89S52中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚 XTAL1和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外石英或陶瓷震荡器一起构成自激震荡器震荡。 外 接石英晶体（或陶瓷震荡器）及电容 C C2接在放大器的震荡回路中构成并联震荡电路。 对外接电容 C C2虽然没有非常严格的要求，但电容大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡工作的稳定性、起震的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐使 用 30pF177。 10pF，而如果使用陶瓷谐振器建议选择40pF177。 10pF。 在这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1端，既内部时钟发生器的输入端， XTAL2悬空。 基于单片机的数控温度系统设计 12 数字温度传感器 DS18B20 简介 在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换 误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。 另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。 因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器 DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。 新的“一线器件” DS18B20 体积更小、适用电压更宽、更经济。 美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ ONB0ARD）专利技术。 全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 现在，新一代的 DS18B20 体积更小、更经济、更灵活。 使你可以充分发挥“一线总线”的优点。 目前 DS18B20 批量采购价格仅 10 元左右。 同 DS1820 一样， DS18B20 也支持 一线总线 接口，测量温度范围为55176。 C～ +125176。 C，在 10～ +85176。 C 范围 内，精度为177。 176。 C。 DS1820 的精度较差为177。 2176。 C。 现场温度直接以 一线总线 的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 与前一代产品不同，新的产品支持 3V～ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20 的外形和内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的外形及管脚排列 如下图 32。 基于单片机的数控温度系统设计 13 图 32 DS18B20 的外形及管脚排列 DS18B20 引脚定义： (1)DQ 为数字信号输入 /输出端； (2)GND 为电源地； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 DS18B20 的主要特性 (1)适应电压范围更宽，电压范围： ～ ，在寄生电源方式下可由数据线供电。 (2)独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 (3)DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 (4)DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 (5)温范围－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃时精度为177。 ℃。 (6)可编程的分辨率为 9～ 12 位，对应的可分辨温度分别为 ℃、℃、 ℃和 ℃，可实现高精度测温。 (7)在 9 位分辨率时最多在 内把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快。 (8)测量结果直接输出数字温度信号， 以 一线总线 串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 基于单片机的数控温度系统设计 14 (9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 DS18B20 有 4 个主要的数据部件： (1)光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（ 28H）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1）。 光刻 ROM 的作用是使每一个 DS18B20 都 各不相 同 ，这样就 可以实 现一根总 线上挂接 多个DS18B20 的目的。 (2)DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例：用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 ℃ /LSB 形式表达，其中 S 为符号位。 表 34 DS18B20 温度值格式 这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18B20 的两个 8 比特的RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1 再乘于 即可得到实际温度。 (3)DS18B20 温度传感器的存储器 DS18B20 温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、 TL和结构寄存器。 (4)配置寄存器 该字节各位的意义如下： MS Byte bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8 S S S S 21 26 25 24 LS Byte bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 23 22 21 20 21 22 23 24 基于单片机的数控温度系统设计 15 表 36 配置寄存器结构 TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是“ 1”， TM 是测试模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式。 在 DS18B20 出厂时该位被设置为 0，用户不要去改动。 R1 和 R0 用来设置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出厂时被设置为12 位） 表 37 配置寄存器结构 R1 R0 温度最大转换时间 温度最大转换时间 0 0 0 1 1 0 375ms 375ms 1 1 750ms 750ms (一 ) 高速暂存存储器 高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如表 5 所示。 当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。 单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表 1 所示。 对应的温度计算：当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值。 表 2 是对应的一部分温度值。 第九个字节是冗余检验 字节。 表 38 DS18B20 暂存寄存器分布 寄存器内容 字节地址 温度值低位 （ LS Byte） 0 温度值高位 （ MS Byte） 1 高温限值（ TH） 2 低温限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 基于单片机的数控温度系统设计 16 表 39 ROM 指令表 指 令 约定代码 功 能 读 ROM 33H 读 DS1820 温度传感器ROM 中的编码（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应，为下一步对该 DS18B20 的读写作准备。 搜索 ROM 0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址。 为操作各器件作好准备。 跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度变换命令。 适用于单片工作。 告警搜索命令 0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。 根据 DS18B20 的通讯协议，主机（单片机）控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位操作 ，复位成功后发送一条 ROM指令，最后发送 RAM指令，这样才能对 DS18B20进行预定的操作。 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒，然后释放，当DS18B20 收到信号后等待 16～ 60 微秒左右，后发出 60～ 240 微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复位成功。 表 310 RAM 指令表 指 令 约定代码 功 能 温度变换 44H 启动 DS1820 进行温度转换， 12 位转换时最长为750ms（ 9 位为 ）。 结果存入内部 9 字节 RAM中。 读暂存器 0BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内基于单片机的数控温度系统设计 17 容 写暂 存器 4EH 发出向内部 RAM 的 4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。 复制暂存器 48H 将 RAM 中第 3 、。