DZ250多點溫度檢測控制儀
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長春工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 第一章 概述 本設(shè)計題目為“多點溫度檢測控制儀”,是針對室溫設(shè)計的系統(tǒng),能對一個需要恒溫或者溫度變化范圍不是很大的環(huán)境進行多點溫度檢測和控制。該系統(tǒng)可以檢測多個點的溫度,并且進行控制和顯示。1.本系統(tǒng)的主要性能:(1) 利用可逆電機構(gòu)成位式恒速溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng);(2) 一臺儀表可以同時檢測和控制多個點的溫度;(3) 通過鍵功能,可以顯示各個點的溫度值以及給定值;并且使用數(shù)字鍵能修改溫度給定值;2.主要技術(shù)指標:(1) 溫度控制范圍:2025;(2) 控制精度: 0.5;(3) 電源電壓: 220V,50Hz;第二章 系統(tǒng)方案論證與確定2.1、傳感器的選擇: (一)采用DS1820作為前端溫度傳感器DS1820是美國DALLAS半導體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器,在其內(nèi)部使用了在板(ON-B0ARD)專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。與其它溫度傳感器相比,DS1820具有以下特性:(1)獨特的單線接口方式,DS1820在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊(2)DS1820支持多點組網(wǎng)功能,多個DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上,實現(xiàn)多點測溫。(3)DS1820在使用中不需要任何外圍元件。(4)溫范圍55125,固有測溫分辨率0.5。(5)測量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。在傳統(tǒng)的模擬信號遠距離溫度測量系統(tǒng)中,需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術(shù)問題,才能夠達到較高的測量精度。為了克服上面提到的三個問題,采用了新型數(shù)字溫度傳感器DS1820,在對其測溫原理進行詳細分析的基礎(chǔ)上,提出了提高DS1820測量精度的方法,使DS1820的測量精度由0.5提高到0.1以上,取得了良好的測溫效果。但是由于本系統(tǒng)測量的溫度范圍比較小,由于精度和量程的比值太大,所以不能很好的實現(xiàn)精確測量。盡管可以用軟件計算提高精度,但研發(fā)時間也會比較長。(二)采用DS18B20作為前端溫度傳感器DS18B20是美國DALLAS半導體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可以分別在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量,并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線,總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電,而無需額外電源。(1)獨特的單線接口方式:DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 (2)在使用中不需要任何外圍元件。 (3)可用數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍:+3.0+5.5 V。 (4)測溫范圍:-55+125 。固有測溫分辨率為0.5 。 (5)通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。 (6)用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。 (7)支持多點組網(wǎng)功能,多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上,實現(xiàn)多點測溫。 (8)負壓特性,電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單,可靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進,給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。(三)傳統(tǒng)的模擬式傳感器傳統(tǒng)的模擬傳感器,例如AD590等等很多類型的傳感器都需要大量的硬件,例如A/D、變送電路、放大器等等,不僅提高了成本,還會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定,增加干擾源。所以不是好的選擇。綜合上面的論述DS18B20是比較合適的選擇。2.2、控制算法的選擇: 本系統(tǒng)的調(diào)節(jié)裝置是采用三位調(diào)節(jié)器,起輸出有三種狀態(tài),當溫度超過上限時,啟動正驅(qū)動器,電機正轉(zhuǎn);當溫度低于下限時,啟動逆驅(qū)動器,電機反轉(zhuǎn);當溫度在上、下限之間時,兩個驅(qū)動器都不工作,電機停止。以此來控制加熱和制冷裝置。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于斷續(xù)作用的調(diào)節(jié)器。 連續(xù)作用的系統(tǒng)屬于一個閉環(huán)反饋系統(tǒng),需要控制算法來穩(wěn)定給定值與采樣值,利用兩者的偏差使控制對象保持在控制范圍內(nèi),而本系統(tǒng)是斷續(xù)作用的,只有三種狀態(tài),因此可直接進行控制,不需要采用控制算法。2.3、單片機的選擇: 在自動控制系統(tǒng)中,對單片機的要求主要有以下幾方面:(1) 在滿足系統(tǒng)性能的要求的同時,價格要盡量低;(2) 對外圍設(shè)備的要求盡量少,減少硬件開支;(3) 考慮它的應用情況和兼容性,有利于硬件的更換;從以上幾個方面考慮,采用89C51作為該系統(tǒng)的核心元件。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 一個單片機應用系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括兩部分內(nèi)容:一是系統(tǒng)擴展,即單片機內(nèi)部的功能單元,如ROM、RAM、I/O口、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等容易不滿足應用系統(tǒng)的要求時,必須在片外擴展,選擇適當?shù)男酒O(shè)計相應的電路。二是系統(tǒng)配置,即按照系統(tǒng)的功能要求配置外圍設(shè)備,如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等,要設(shè)計和市的接口電路。系統(tǒng)硬件框圖如圖.3.1:傳 感 器執(zhí)行機構(gòu)復位電路顯 示段譯碼驅(qū)動位譯碼驅(qū)動地址鎖存器鍵盤/顯示接口數(shù)據(jù)存儲器220V50Hz電源電磁干擾濾波器+5V 穩(wěn)壓電源鍵 盤看門狗電 路CPU89C51圖.3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的擴展和配置設(shè)計應遵循以下原則:(1) 盡量選擇典型電路,并符合單片機的常規(guī)用法;(2) 系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平應當充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求,并留有適當?shù)挠嗟?,以便進行二次開發(fā);(3) 硬件結(jié)構(gòu)應結(jié)合應用軟件方案一起考慮??紤]的原則是:軟件能實現(xiàn)的盡量用軟件實現(xiàn),以簡化硬件結(jié)構(gòu),但必須注意的是,由軟件實現(xiàn)硬件功能,其相應時間要比直接用硬件實現(xiàn)的時間長,占用CPU時間,因此,選擇硬件是要考慮這些因素;(4) 整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配;(5) 可靠性及抗干擾設(shè)計時硬件系統(tǒng)設(shè)計部可缺少的一部分,它包括芯片、器件選擇,光耦濾波,印刷電路板布線,通道隔離等;(6) 單片機接口電路較多時,必須考慮其驅(qū)動能力,驅(qū)動能力不足時,系統(tǒng)工作不可靠,解決的辦法是增加其驅(qū)動能力,增設(shè)驅(qū)動器,或者減少驅(qū)動功能,降低總線負載;3.1 89C51芯片簡介89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機。片內(nèi)含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標準MCS-51 指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強大AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合,可靈活應用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù):l 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容l 4K字節(jié)可重擦寫Flash閃l 1000次擦寫中期l 全靜態(tài)操作:0Hz24MHzl 三級加密程序存儲器l 128*8字節(jié)內(nèi)部RAMl 32個可編程I/O口線l 2個16位定時/計數(shù)器l 6個中斷源l 可編程串行UART通道 圖 .3.2 89C51引腳功能 3.1.1引腳功能介紹89C 51單片機采用40引腳雙列直插封裝方式。如圖.3.2。其引腳功能可分為三部分:(1) I/O口線:P0,P1,P2,P3共四個八位口。l P0口8位準雙向口。在單片機外擴存儲器或I/O接口時,作為地址總線低8位A7A0和數(shù)據(jù)總線D7D0。l P1口8位準雙向并行口。l P2口8位準雙向口。作為地址總線高8位A15A8,與P0口一起構(gòu)成16位地址總線。l P3口8位準雙向口。但每條引腳都有第二功能。見引腳圖3.1。對于51系列單片機來說,P3口大多作為第二功能使用。(2) 控制口線共有4根。l ALE/PROG外部地址低8位鎖存有效信號輸出線。在CPU訪問片外存儲器時用來鎖存P0口輸出的低8位地址,它是與地址鎖存器配合工作的一格控制信號。ALE在每個機器周期輸出兩個正脈沖,是振蕩器頻率的1/6,可作為其它芯片的外部時鐘。PROG是對片內(nèi)EPROM編程脈沖輸入端。l PSEN片外ROM讀選通信號輸出端。 l EA/Vpp片外ROM選擇信號輸入端。EA=0時,CPU從片外ROM讀取指令;EA=1時,CPU從片內(nèi)ROM讀取指令。Vpp是對于內(nèi)有EPROM來說的為編程電源,應接+21V。l RST/Vpd上電復位信號輸入端。當它保持兩個機器周期高電平是可以完成復位操作。Vpd為備用電源輸入端,當主電源發(fā)生故障時,Vpd將為ROM提供備用電源,保證信息不丟失。 (3)電源及時鐘l Vcc芯片電源電壓,+5伏。l Vss電源地線,工作時接地。l XTAL1,XTAL2振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入、輸出端。 內(nèi)部振蕩電路 外部震蕩電路 圖.3.33.1.2 89C51片內(nèi)結(jié)構(gòu) 如圖.3.4所示。 圖. 3.4 89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.1.3 總線結(jié)構(gòu) 如圖.3.5INT0INT1T0T1RST89C51PSEHRDWRA15A8地址鎖存A7A0數(shù)據(jù)總線D7D0控制總線地址總線 圖.3.5 89C51總線結(jié)構(gòu)圖 89C51單片機的管腳除了電源、復位、時鐘接入、用戶I/O、部分P3口外,其余管腳都是為了擴展而設(shè)置的,這些管腳構(gòu)成了三總線形式: (1)16位地址總線:其尋址范圍是216 =64Kb,地址為0000HFFFFH。低8位地址A7A0。由P0口提供,高8位地址A15A8由P2口提供。由于P0口還要作數(shù)據(jù)線使用,所以P0口線輸出的低8位地址必須先用地址鎖存器鎖存,以防丟失。再進行數(shù)據(jù)線D7D0的操作,利用鎖存器輸出的地址代替原P0口輸出的地址。P2口只作為地址線的高8位使用,故不需要外加鎖存器。 (2)8位數(shù)據(jù)總線:單片機片外數(shù)據(jù)總線D7D0由P0口提供,用于CPU與外部交換數(shù)據(jù)、指令、或命令等。應該連接到對外擴展的ROM、RAM和I/O口等多個外圍芯片的數(shù)據(jù)線上。 (3)控制總線:包括片外系統(tǒng)擴展用控制線和片外信號對對單片機的控制線兩部分。系統(tǒng)擴展用控制線有WR、RD、PSEN。ALE和EA。片外對單片機的控制線有INT0、INT1、T0、T1和RST??刂凭€一旦有效,單片機相應部件必須做出相應的操作。3.1.4 系統(tǒng)時鐘89C51單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種,一是內(nèi)部方式,二是外部方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式見圖3.2。外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路,對外電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求,但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體,我們推薦電容使用30pF+/-10pF,而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF+/-10F。3.2 89C51外擴數(shù)據(jù)存儲器6116 MCS-51系列單片機內(nèi)部都有128個字節(jié)RAM。但是在實時數(shù)據(jù)存儲器采集系統(tǒng)中,僅靠片內(nèi)的是不夠的。需外擴RAM。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)的和動態(tài)的兩種。RAM的擴展性能有兩種:(1) RAM芯片與其擴展I/O口芯片實行統(tǒng)一編址。(2) 外部RAM與EPRAOM地址完全重疊,故兩者片外地址于數(shù)據(jù)總線可以并聯(lián)使用,用不同控制線和指令區(qū)分。如外擴RAM用MOVX指令生成讀和寫的有效信號。 靜態(tài)RAM 6116是2K8位,24條引腳,采用+5伏供電,引腳如圖.3.6所示。 圖.3.6 6116引腳功能 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器的管腳功能如表-1。89C51與RAM連接時需要加入地址鎖存器74LS373,原因是P0口是三態(tài)雙向口,統(tǒng)稱數(shù)據(jù)總線口,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀寫操作。P0口還用以輸出,故應在外部加鎖存器,將地址鎖存,以防丟失。再進行D7D0數(shù)據(jù)操作,利用鎖存器地址代替P0口輸出地址。表-1 6116引腳功能A10 A011地址線IO7 IO08位雙向數(shù)據(jù)線CE片選線WE寫允許線OE讀允許線3.3芯片74LS373介紹地址鎖存器可使用三態(tài)緩沖輸出的入口存儲器74LS373,它的引腳如圖.3.7所示:OE VccQ1 Q8D1 D8D2 D7Q2 Q7Q3 Q6D3 D6D4 5Q Q4 D5GND G 1 20 10 11 圖.3.7 74LS373引腳功能當三態(tài)門的使能信號線OE為低電平時,三態(tài)門處于導通狀態(tài),允許Q端輸出,當OE為高電平時,輸出三態(tài)門斷開,輸出端對外電路呈高阻狀態(tài)。因此74LS373用作地址鎖存器時,首先應使三態(tài)門的使能端OE為低電平,這時當外部輸入端為高電平時,鎖存器輸出(Q1Q8)狀態(tài)和輸入端(D1D8)狀態(tài)相同。當G端從高電平返回到低電平(下降沿)時,輸入端(D1D8)的數(shù)據(jù)鎖存入Q1Q8中。3.4 8155芯片介紹3.4.1 8155簡介:芯片8155是Intel公司開發(fā)的具有以下特點的可編程并行I/O擴展口。(1) 有兩個可編程8位并行口A、B和6位并行口C。(2) 256字節(jié)靜態(tài)RAM。(3) 一個14位減法定時/計數(shù)器。一片8155在外擴三個I/O口的同時,還為用戶提供了256個字節(jié)的外部RAM和定時/計數(shù)器,不需要一般芯片擴展所要求的地址鎖存器,可以直接與單片機接口。3.4.2 8155引腳功能8155是40引腳的芯片,如圖.3.8所示。圖.3.8 8155引腳功能內(nèi)部結(jié)構(gòu)l CE片選端,低電平有效;l RD、WRRD是8155的讀/寫命令輸入線,WR為寫命令線,當RD=0和WR=1時,8155處于讀出數(shù)據(jù)狀態(tài);當RD=1和WR=0時,8155處于寫入數(shù)據(jù)狀態(tài);l AD0AD7三態(tài)地址數(shù)據(jù)線,即是地址線,又是數(shù)據(jù)線,分時進行工作;l ALE地址鎖存允許信號;l IO/M存儲器及I/O選擇線,當IO/M=1時AD7 AD0線上地址為I/O接口地址。當IO/M=0時,AD7 AD0線上的地址為鎖存器RAM的地址,其范圍是00FFH;l PA70通用I/O線,用于傳送A口上的外設(shè)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的傳送方向由8155命令字決定;l PB70通用I/O線,用于傳送B口上的外設(shè)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的傳送方向由8155命令字決定; l PC50為I/O數(shù)據(jù)/控制線,共有6條,在通用的I/O方式下,用作傳送I/O數(shù)據(jù);在選通I/O方式下,用作傳送命令/狀態(tài)信息; 見表-2;l TIMERIN是計數(shù)器輸入線,其脈沖上升沿用于對8155片內(nèi)14位計數(shù)器減1;l TIMEROUT是計數(shù)輸出線,當14位計數(shù)器從計滿回零時就可以在該線上輸出脈沖或方波,輸出信號的形狀與計數(shù)器工作方式有關(guān);表-2 C口在兩種I/O工作方式下各位定義C口通用I/O方式選通I/O方式ALT1ALT2ALT3ALT4PC0輸入輸出A口中斷A口中斷PC1輸入輸出A口緩沖器滿A口緩沖器滿PC2輸入輸出A口選通A口選通PC3輸入輸出輸出B口中斷PC4輸入輸出輸出B口緩沖器滿PC5輸入輸出輸出B口選通3.4.3 8155的工作方式(1)存儲器方式: 8155的存儲器方式用于對片內(nèi)256字節(jié)RAM單元進行讀寫,若IO/M=0和CE=0,則8155立即處于本工作方式。此時,CPU可以通過AD7AD0上的地址選擇RAM存儲器上的任一單元讀寫。(2)I/O方式:8155的I/O方式又可分為基本I/O和選通I/O兩種工作方式。在I/O方式下,8155可以選擇片內(nèi)任一寄存器讀寫,斷口地址由A2、A1、A0三位決定?;綢/O方式: 在本方式下,A、B、C三口作用輸入/輸出。其中,A、B兩口的輸入/輸出由D1、D0決定,C口各位由D3、D2狀態(tài)決定。選通I/O方式: 由命令字中的D3、D2狀態(tài)設(shè)定,A口和B口都可以獨立工作與這種方式。此時,A口和B口用作數(shù)據(jù)口,C口用作A口和B口的聯(lián)絡(luò)控制。C口的各位聯(lián)絡(luò)線的定義是在設(shè)計8155時規(guī)定的,其分配和命名如表.2。選通I/O方式又可以分為選通輸入和選通輸出兩種方式:a.選通輸入:A口和B口都可設(shè)定為本工作方式。若命令字中的D0=0和D3、D2=10B(或11B),則A設(shè)定在本工作方式;若命令字中D1=0和D3、D2=11B,則B口設(shè)定在本工作方式。b.選通輸出:A口和B口都可設(shè)定為本工作方式。若命令字中的D0=1和D3、D2=10B(或11B),則A設(shè)定在本工作方式;若命令字中D1=1和D3、D2=11B,則B口設(shè)定在本工作方式。3.4.4 8155命令寄存器格式與功能 在8155的控制邏輯部件中,設(shè)置有一個控制命令寄存器。8155工作方式由CPU寫入命令寄存器中的命令字來確定,命令寄存器只能寫入不能讀出。命令寄存器的4位用來設(shè)置A口、B口和C口的工作方式。D4、D5位用來確定A口、B口以選通輸入輸出方式工作時是否允許中斷請求。D6、D7位用來設(shè)定定時器/計數(shù)器的操作。如圖.3.9。 圖.3.9 8155命令寄存器格式與功能D0 位(PA):定義PA07 數(shù)據(jù)信息傳送的方向。“0” 輸入方式;“1” 輸出方式。D1 位(PB):定義PB07 數(shù)據(jù)信息傳送方向。“0” 輸入方式;“1” 輸出方式。 D3,D2 位(PCII,PCI):定義PC05 的工作方式。“00”方式1;“11”方式2;“01”方式3;“10”方式4。方式14 時,PC05,的各位功能見表-2。D4 位(IEA):在端口C 對PA07,起控制作用的工作方式時,IEA 位用來定義允許端口A的中斷?!?”禁止;“1” 允許。D5 位(IEB)。當端口C 工作在對PB07 起控制作用的工作方式時,IEB 位用來定義允許端口B 的中斷?!?” 禁止;“1” 允許。D7,D6 位(TM2,TM1)。用來定義計時器計數(shù)器工作的命令。有四種情況,詳細介紹見表-3。表-3 定時計數(shù)器工作方式定義表TM2TM1方式00不影響定時器工作01若計數(shù)器未啟動,則無操作;若計數(shù)器運行,則停止計數(shù);10達到當前計數(shù)值后,立即停止;若未啟動定時器則無操作11裝入方式和計數(shù)值后,立即啟動定時器,若定時器已運行,則達到當前計數(shù)值后,按新的方式和長度予以啟動;3.4.5 8155的狀態(tài)寄存器的格式和功能另外,8155中還設(shè)置了一個狀態(tài)標志寄存器,用來存入A口和B口的狀態(tài)標志。狀態(tài)標志寄存器的地址與命令寄存器的地址相同,CPU只能對其讀出,不能寫入。狀態(tài)寄存器的格式如圖.3-8所示。CPU可以直接進行查詢。下面僅對狀態(tài)字中的D6位作以說明:D6為定時器中斷狀態(tài)標志位。若定時器正在計數(shù)或開始計數(shù)前,則D6位等于0;若定時器計數(shù)長度已經(jīng)滿,則D6位等于1。硬件復位或?qū)λx出后又恢復為0。如圖.3.10所示:3.4.6 8155 的端口電路8155 器件的I/O 部件由五個寄存器組成。其中兩個是命令/狀態(tài)寄存器(C/S)地址為xxxx000。如前所述,當寫操作期間選中C/S寄存器時,就把一個命令(按圖圖.3.10的定義)寫入命令寄存器中,并且命令寄存器的狀態(tài)信息不能通過其引腳來讀取;當讀操作期間選中C/S 寄存器時,將I/O端口和定時器的狀態(tài)信息(按圖.3.10 格式)讀出。圖.3.10 8155的狀態(tài)寄存器的格式和功能另外兩個寄存器為PA 和PB。根據(jù)C/S 寄存器的內(nèi)容,分別對PA07和PB07編程,使相應的I/O電路處于基本的輸入或輸出方式,或選通方式。最后一個寄存器是PC,該寄存器僅6位,可以對I/O端口電路PC05進行編程,或?qū)γ罴拇嫫髅钭值腄2,D3位(PCI 和PCII)行適當編程,使其成PA和PB的控制信號,詳見表-2。3.4.7 8155 的定時器8155 的定時器是一個14 位的減法計數(shù)器,他能對輸入定時器的脈沖進行計數(shù),在達到最后計數(shù)值時,有一個矩形波或脈沖輸出。其格式定義如下:為了對定時器進行程序控制,首先裝人計數(shù)長度。由于計數(shù)長度為14位(第013位),因每次裝入的長度只能是8位,所以必須分兩次裝入。裝入計數(shù)長度寄存器的值為2H3FFFH。而第14l5位用來規(guī)定定時器的輸出方式。格式中最高兩位(M2,M1)定義的定時器方式如表-4所示。應該注意,硬件復位信號的到達,會使8155計數(shù)器停止計數(shù)、直至由WS寄存器發(fā)出啟動定時器命令為止。3.4.8 89C51和8155的接口方法和應用89C51 單片機可以和8155 直接連接,不需要任何外加電路,對系統(tǒng)增加256個字節(jié)的RAM、22位I/O 線及一個計數(shù)器。8155 中RAM 的地址,因P2.0即A8=0,P2.7=0,所以可選為0111,1110,0000,0000B(7E00H)0111,1110,1111,1111B(7EFFH);I/O 口地址:7F00H7F05H。若A 口定義為基本輸入方式,B 口定義為基本輸出方式,定時器作為方波發(fā)生器,對89C51的晶振頻率進行二十四分頻(但需注意8155 的最高計數(shù)頻率約4MHz)。表-4 定時器方式定義表M2M1方式波形000單方波011連續(xù)方波102單脈沖113連續(xù)脈沖3.5 8279可編程鍵盤/顯示器通用芯片Intel8279是一種通用可編程鍵盤/顯示器接口芯片,它能鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤部分提供一種掃描工作方式,能對64個按鍵鍵盤不斷掃描,自動消抖,自動識別出按下的鍵并給出編碼,能對雙鍵或多鍵同時按下實行保護。顯示部分為發(fā)光二極管及其他顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口,可顯示多達16位的字符或數(shù)字。由于它本身可提供掃描信號,因而可代替微處理器完成鍵盤和顯示器的控制,從而減輕了主機的負擔。其主要特性如下:(1)與MCS85,MCS48,MCS51 等微處理器兼容;(2)能同時執(zhí)行鍵盤與顯示器操作;(3)掃描式鍵盤工作方式;(4)有8 個鍵盤FIFO(先入先出)存儲器;(5)帶觸點去抖動的二鍵鎖定或N 鍵巡回功能;(6)兩個8 位或16 位的數(shù)字顯示器;(7)可左/右輸入的l6 字節(jié)顯示用RAM;(8)由鍵盤輸入產(chǎn)生中斷信號;(9)掃描式傳感器工作方式;(10)用選通方式送入輸入信號;(11)單個16 字符顯示器;(12)工作方式可由CPU 編程;(13)可編程掃描定時;3.5.1 8279 的結(jié)構(gòu)8279 的邏輯框圖如圖.3.11 所示。8279 主要由下列部件組成:圖.3.11 8279邏輯框圖1. I/O 控制和數(shù)據(jù)緩沖器雙向的三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器將內(nèi)部總線和外部總線DB07 相連,用于傳送CPU 和8279 之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。2. 控制邏輯控制與定時寄存器用以寄存鍵盤及顯示器的工作方式,鎖存操作命令,通過譯碼產(chǎn)生相應的控制信號,使8279的各個部件完成一定的控制功能。定時控制含有一些計數(shù)器,其中有一個可編程的5位計數(shù)器,對外部輸入時鐘信號進行分頻,產(chǎn)生100kHz的內(nèi)部定時信號。外部時鐘輸入信號周期不小于500ns。3. 掃描計數(shù)器掃描計數(shù)器有兩種輸出方式。一種為外部譯碼方式,計數(shù)器以二進制方式計數(shù)。4 位計數(shù)狀態(tài)從掃描線SL0SL3 輸出,經(jīng)外部譯碼器譯碼出l6 位掃描線;另一種是掃描計數(shù)器的低二位譯碼后從SL0SL2 輸出。4. 鍵輸入控制這個部件完成對鍵盤的自動掃描,鎖存RL0RL7 的鍵輸入信息,搜索閉合鍵,去除鍵的抖動,并將鍵輸入數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部先進先出(FIFO)的RAM 存儲器。5. FIFO/傳感器RAM 和顯示RAM,8279 具有8 個先進先出的鍵輸入緩沖器,并提供16 個字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)緩沖器。CPU 將段數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖器,8279 自動對顯示器掃描,將其內(nèi)部顯示緩沖器十的數(shù)據(jù)在顯示器上顯示出來。3.5.2 8279 的引腳與功能8279 具有40 個引腳,采用雙列直插式封裝,引腳分布圖.3.12所示,圖.3.12 8279引腳與功能其功能定義如下:l DB07 是雙向外部數(shù)據(jù)總線。用于傳送8279 與CPU 之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。可直接與MCS51 系列芯片連接。l CS為選片信號。當CS為低電平時,CPU 才選中8279 芯片,并對其進行操作。l A0 區(qū)分信息的特性位。 當A0 為1 時,CPU 寫入8279 的信息為命令,CPU 從8279 讀出的信息為8279 的狀態(tài)。當A0 為0 時,I/O 信息都為數(shù)據(jù)。l RD,WR是讀、寫選通信號,低電平有效。l IRQ 為中斷請求輸出線。高電平有效。 在鍵盤工作方式下,當FIFO/傳感器RAM 中有數(shù)據(jù)時,此中斷線變高電平。在FIFO/傳感器RAM 每次讀出時,中斷線就下降為低電平,若在RAM 中還有信息,則此線又重新變?yōu)楦唠娖?。在傳感器工作方式中,每當傳感器信號變化時,中斷線就變?yōu)楦唠娖健 RL0RL7 為反饋輸入線,作為鍵輸入線,由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平,也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。l SL03 為掃描輸出線,用于對鍵盤顯示器掃描。l OUTB03,OUTA03 為顯示段數(shù)據(jù)輸出線,可分別作為兩個半字節(jié)輸出,也可作為8位段數(shù)據(jù)輸出口,此時OUTB0為最低位,OUTA3為最高位。l BD為消隱輸出線,低電平有效,當顯示器切換時或使用顯示消隱 命令時,將顯示消隱。l RESET為復位輸入線,高電平有效。當RESET輸入端出現(xiàn)高電平時,8279被復位,復位后8279被置于下列方式:A. 16個8位字符顯示為左端輸入。B. 編碼的掃描鍵為兩鍵連鎖、與此同時,程序時鐘前置分頻器被置為31。l SHIFT,CNTL/STB為控制鍵輸入線,由內(nèi)部拉高電阻拉成高電平,也可由外部控制按鍵拉成低電子,SHIFT 為換檔,CNTL 為控制,STB為選通。l CLK為外時鐘輸入端,CLK信號由外部振蕩器提供。需說明的一點是:CLK是系統(tǒng)來的外時鐘,8279靠設(shè)置定時器將外部時鐘變?yōu)閮?nèi)時鐘。其內(nèi)部基頻外時鐘/定時器值。內(nèi)部時鐘的高低控制著掃描時間和鍵盤去抖動時間的長短,若8279內(nèi)部時鐘為100kHz,則掃描時間為5.1ms,去抖動時間為10.3ms。功能說明:由于數(shù)據(jù)輸入和顯示乃是許多微處理機外設(shè)的一個不可分離部分。系統(tǒng)設(shè)計者需要種能夠控制這些功能,而又不致于使CPU負載過重的接口。8279為8位微處理機提供這種功能。8279有兩個部分,鍵盤部分和顯示器部分。 鍵盤部分能夠與通常的打字機型鍵盤或隨機乒乓開關(guān),或鈕子開關(guān)相聯(lián)接。顯示部分驅(qū)動字母數(shù)字顯示或一排指示燈。從而減輕了CPU在掃描鍵盤和刷新顯示時的負擔。8279按設(shè)計直接連到微處理機總線,CPU能夠為8279的所有操作方式編制程序,這些方式包括:A. 輸入方式:a.掃描鍵盤帶有編碼掃描線(88鍵鍵盤)或譯碼掃描線(48鍵鍵盤)。每按下按鍵,就產(chǎn)生一個表示按鍵位置的6位編碼。 按鍵的位置信息以及字型變換和控制狀態(tài),都被存儲在FIFO中。所有按鍵都以兩鍵連鎖或N鍵巡回的方式自動回跳。b.掃描傳感器陣列帶有編碼掃描線(88陣列開關(guān))或譯碼掃描線(48陣列開關(guān))。c. 按鍵的狀態(tài)(打開或閉合)被存儲在可由CPU尋址的RAM 中。d.選通輸入在控制線選通時,回送線上數(shù)據(jù)被傳送到FIFO中。B. 輸出方式:a. 8字符或16字符的多路切換式顯示器。該顯示器可被組合成雙排4位或單排8位形式(B0D0,A3D7)。b. 右端輸入或左端輸入的顯示格式。3.5.3 8279控制字和操作命令8279的操作方式是通過CPU對8279送入命令時來實現(xiàn)編程。當數(shù)據(jù)選擇端A0 置1時,CPU對8279寫入的數(shù)據(jù)為命令字,讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。8279 共有八條命令。其功能及命令字定義分述如下。1. 鍵盤/顯示器方式設(shè)置命令其中:D7D6D0000是方式設(shè)置命令的特征位。DD(D4D3)為顯示器方式選擇位,其定義如下:所謂左入口,即顯示位置從最左一位(最高位)開始,以后逐次輸入的顯示字符逐個向右順序排列,所謂右入口,則是顯示位置從最右一位(最低位)開始,以后逐次輸入顯示字符時,已有的顯示字符依次向左移動。KKK(D2D1D0) 用來設(shè)定七種鍵盤、顯示工作,其定義如下:雙鍵鎖定與N 鍵輪回是多鍵按下時的兩種不同的保護方式。雙鍵鎖定為兩鍵同時按下提供的保持方法。在消顫周期里,如果有兩鍵同時被按下,則只有其中一個鍵彈起,而另一個鍵保持在按下位置時,才被認可。N 鍵輪回為N 鍵同時按下的保護方法。當有若干鍵按下時,鍵盤掃描能夠根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序,依次將它們的狀態(tài)送入FIFO RAM 中。編碼掃描方式時,SL03 輸出僅有一位為低電平。此時只能外接4位顯示器和48的鍵盤。譯碼掃描方式時,SL03輸出呈計數(shù)分頻方式??赏饨?6位顯示器和8x8鍵盤矩陣。選通輸入方式時,RL07作為選通輸入口,CINTI/STB作為選通信號輸入端。這是只選用顯示器沒有鍵盤的工作方式。2. 時鐘編程命令8279的內(nèi)部定時信號是由外部的輸入時鐘經(jīng)過分頻后產(chǎn)生的,分頻系數(shù)由時鐘編程命令確定,時鐘編程命令格式如下:其中:D7D6D5=001 為時鐘編程命令的特征位,PPPPP(D4D0) 用來設(shè)定對外部輸入CLK 端的時鐘進行分頻的分頻數(shù)N。N取值為231。例如外部時鐘頻率為2MHz,PPPPP被置成10100B(N=20),則對輸入的外部時鐘20分頻,以獲得8279內(nèi)部要求的100kHz的基本頻率。3.讀FIFO/傳感器RAM命令格式如下:其中:D7D6D5=010為讀FIFO/傳感器RAM命令的特征位。AAA(D2D0)為傳感器RAM 中的八個字節(jié)地址。AI(D4)為自動增量特征。當AIl時,每次讀出傳感器RAM后地址自動加1 使地址指針指向下一個存儲單元。這樣,下一個數(shù)據(jù)便從下一個地址讀出,而不必重新設(shè)置讀FIFO/傳感器RAM 命令。AI=0時僅讀出一個單元內(nèi)容。在鍵盤工作方式中,由于讀出操作嚴格按照先入先出順序,因此,不需使用這條命令。4. 讀顯示RAM命令在CPU 讀顯示數(shù)據(jù)(檢查)之前必須先輸出讀顯示緩沖器RAM的命令,命令格式如下: 其中:D7D6D5011是該命令字的特征位。AAAA(D3D2D1D0)用來尋址顯示RAM中的存儲單元。由于顯示RAM中有16個節(jié)單元故需要4位地址。AI(D4)為自動增量特征位。AI=1時,每次讀出后地址自動加1,指向下一地址。5. 寫顯示數(shù)據(jù)命令在CPU將顯示數(shù)據(jù)寫入8279的顯示緩沖器RAM之前必須先輸出寫顯示數(shù)據(jù)緩沖器的命令,命令格式如下:其中:D7D6D5100為寫顯示RAM 命令宇特征位。AAAA(D3D2D1D0)為將要寫入的顯示RAM中的存儲單元地址。AI(D4)為自動增量特征位。AI=1時,每次寫入后地址自動加1,指向下一地址。6. 顯示禁止寫入/消隱命令命令格式:其中:D7D6D5101為顯示禁止寫入/消陷命令特征位。IWA、IWB(D3D2)為A、B 組顯示RAM寫入屏蔽位。由于顯示寄存器分成A、B兩,可以單獨送數(shù),故用兩位來分別屏蔽。當A組的屏蔽位D3=1時,A組的顯示RAM禁止入。因此,從CPU寫入顯示器RAM數(shù)據(jù)時,不會影響A的顯示。這種情況通常在采用雙立顯示器時使用。因為兩個四位顯示器是相互獨立的。為了給其中一個四位顯示器輸入數(shù)據(jù)又不影響另一個四位顯示器,因此必須對另一組的輸入實行屏蔽。BLA、BLB(D3D2)為消隱設(shè)置位。用于對兩組顯示輸出消隱。若BL=1,對應組的示輸出被消隱。當BL=0,則恢復顯示。7. 消除命令CPU將清除命令寫入8279,使顯示緩沖器清成初態(tài)(暗碼),同時也能清除鍵輸入標志和中斷請求標志。清除命令的格式如下:其中:D7D6D5110為清除命令特征位。CDCDCD(D4D3D2)用來設(shè)定清除顯示RAM方式。共有四種消除方式。CF(D1)用來置空FIFO存儲器,當CF =1時,執(zhí)行清除命令后,F(xiàn)IFORAM被置空,使中斷輸出線復位。同時,傳感器RAM讀出地址也被置為0。CA (D0)為總清的特征位。它兼有CD和CF的聯(lián)合效能。在CF1時,對顯示的清除方式由D3、D2的編碼決定綜上所述,8279操作方式命令控制字如表-5所示。表-5 8279操作方式命令控制字清除顯示RAM 大約需100S時間,在此期間,CPU不能向顯示RAM 寫入數(shù)據(jù)。8. 結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令的格式如下其中:D7D6D5110 為結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令的特征位。此命令有兩種不同的作用。(1)作為結(jié)束中斷命令。在傳感器工作方式中使用。每當傳感器狀態(tài)出現(xiàn)變化時,掃描檢測電路就將其狀態(tài)寫入傳感器RAM,并啟動中斷邏輯,使IRQ 變高,向CPU請求中斷,并且禁止寫入傳感器RAM。此時,若傳感器RAM 讀出地址的自動遞增特征沒有置位(AI0),則中斷請求IRQ 在CPU第一次從傳感器RAM 讀出數(shù)據(jù)時就被清除。若自動遞增特征已置位(AI=0),則CPU 對傳感器RAM 的讀出并不能清除IRQ,而必須通過給8279 寫入結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令才能使IRQ變低。因此,在傳感器工作方式中,此命令用來結(jié)束傳感器RAM 的中斷請求。(2)作為特定錯誤方式設(shè)置命令。在8279已被設(shè)定為鍵盤掃描N 鍵輪回方式以后,如果CPU給8279又寫入結(jié)束中斷錯誤方式設(shè)置命令(21),則8279將以一種特定的錯誤方式工作。這種方式的特點是:在8279的消顫周期內(nèi),如果發(fā)現(xiàn)多個按鍵同時按下,則FIFO狀態(tài)宇中的錯誤特征位S/E將置1,并產(chǎn)生中斷請求信號和阻止寫入FIFORAM。上述八種用于確定8279操作方式的命令字皆由D7D6D5特征位確定,輸出8279后能自動尋址相應的命令寄存器。因此,寫入命令時唯一的要求是使數(shù)據(jù)選擇信號A0=1。9. 狀態(tài)字節(jié)8279的狀態(tài)字節(jié)用于鍵輸入和選通輸入方式中,指出輸入數(shù)據(jù)緩沖器FIF0 中的字符個數(shù)和是否出錯。狀態(tài)字節(jié)的格式如下:其中:DU(D7)在清除命令執(zhí)行期間該位為“1”,D7為工時對顯示RAM寫操作無效。S/E(D6)為傳感器信號結(jié)束/錯誤特征位。該特征位在讀出FIFO態(tài)狀字時被讀出。而在執(zhí)行CF=1的清除命令時被復位。當8279工作在傳感器工作方式時,若S/E=1,表示傳感器的最后一個傳感器信號已進入傳感器RAM;而當8279工作在特殊錯誤方式時,若S/E=1則表示出現(xiàn)了多鍵同時按下錯誤。O(D5)當FIFO已滿,又輸入一個字符時發(fā)生溢出置“1”0 位。U(D4)在FIFORAM中沒有輸入字符時,CFU對FIFORAM讀,則置“1”U 位。F(D3)在F1時,表示FIFORAM已滿(存有3個鍵入數(shù)據(jù))。NNN(D2D1D0)表示FIFORAM中數(shù)據(jù)的個數(shù)。10. 輸入數(shù)據(jù)格式在鍵掃描方式中,鍵輸入數(shù)據(jù)格式如下:其中:CNTL(D7)控制鍵CNTL 的狀態(tài)。SHIFT(D6)控制鍵SHIFT的狀態(tài)。D5D3指出輸入鍵所在的行號(掃描計數(shù)值)。D2D0指出輸入鍵所在的列號(回送計數(shù)值)。控制鍵CNTL,SHIFT,為單獨的開關(guān)鍵。CNTL與其他鍵連用作特殊命令鍵,SHIFT可作為上下檔控制鍵;在傳感器掃描方式或選通輸入方式中,輸入數(shù)據(jù)即為RL07的輸入狀態(tài)。3.5.4 8279 接口和編程方法8279的接口方法如引腳圖所示。圖中,89C51 經(jīng)8279 外撥88鍵盤,16位顯示器。8279的數(shù)據(jù)總線接89C51的P0口。RD,WR接89C51的讀,寫信號線。CS,A0接P2.7(A15)和P2.0(A8),89C51的周期輸出信號ALE作8279的時鐘信號,8279 采用加電自身復位方式。8279的中斷請求線反向后接89C51的INT1 。8279鍵盤部分可提供具有二鍵鎖定或N鍵巡回方式的64鍵鍵盤矩陣。SL0SL3為8279所提供的行掃描線,假設(shè)它為編碼輸出(高電平有效),這里SL0SL2 通過外接三八譯碼器(74LS138)來選擇行,譯碼器的輸出(低電平有效)接到鍵盤的行輸入。列值由RL07進入8279,這八條返回線的信號經(jīng)8279緩沖鎖存。并由8279內(nèi)部邏輯部件對它進行掃描檢查,以尋找選中的行內(nèi)被按下的按鍵、如果鍵去抖動電路檢測到某鍵被按下為了去抖動,它等待10ms,然后再重新檢測此鍵是否仍然閉合。如果仍閉合,便將該鍵在陣列中的地址(表示該鍵的六位編碼),及換檔鍵(SHIFT)和控制鍵(CNTL)狀態(tài)送入8279的FIFORAM中。每按一次鍵便送一次,F(xiàn)IFORAM最多可存放八個字符。 進入FIFO的字符數(shù)目由包含F(xiàn)IFO狀態(tài)字節(jié)中的字符計數(shù)(狀態(tài)的低三位)指示,當檢測到某鍵被按下時,8279的中斷請求線變?yōu)楦唠娖?,同時FIFO狀態(tài)字改變以反映存放在FIFO中的宇符數(shù)。當CPU讀入一個數(shù)據(jù)后IRQ降為低電平。假如FIFORAM中仍有數(shù)據(jù),則IRQ再次升高,如此反復。存在FIFORAM中經(jīng)過譯碼的鍵值格式如下:8279可通過選擇二鍵鎖定或N 鍵巡回方式來解決重鍵問題。圖.3.13中A0A3和B0B3為段控輸出(高電平有效),外接驅(qū)動器后連至LED各段。對于七段LED來說,A3為最高位,B0為最低位,SL0SL3為位控輸出,經(jīng)譯碼驅(qū)動后連至各LED 可控制16位顯示器,其掃描速度(A03及B03與其同步變化)則由內(nèi)部定時器決定。圖.3.13 89C51與8279接口圖3.6 BIC8708微機專用8位輸出驅(qū)動芯片在單片機應用系統(tǒng)中最常使用的是小功率驅(qū)動器件,它將I/O機數(shù)據(jù)總線的信號轉(zhuǎn)換成小功率信號。由北京集成電路設(shè)計中心推出的BIC8708/8718/8728微機專用小功率8位驅(qū)動器具有良好的驅(qū)動性能,在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。其廣引腳如圖.3.14所示:BIC87系列是集電極開路高電壓輸出且具有選通端的8位驅(qū)動器。工作電壓+5V10%,環(huán)境溫度為070,采用20引腳雙列直插朔料封裝。輸入端和輸出端分別排在兩側(cè),該驅(qū)動器社有選通端G,可以方便地進行輸入輸出信號控制。輸出端可以直接驅(qū)動繼電器,可控硅,LED顯示器等等,還可以作為電平轉(zhuǎn)換器使用。G Vcc1A 1Y2A 2Y3A 3Y4A 4Y5A 5Y6A 6Y7A 7Y8A 8YGND NC 1 20 10 11 圖.3.14 BIC8708引腳功能 3.7 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 3.7.1 DS18B20簡介 (1)獨特的單線接口方式:DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 (2)在使用中不需要任何外圍元件。 (3)可用數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍:+3.0+5.5 V。 (4)測溫范圍:-55+125 。固有測溫分辨率為0.5 。 (5)通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。 (6)用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。 (7)支持多點組網(wǎng)功能,多個DS18B2可以并聯(lián)在惟一的三線上,實現(xiàn)多點測溫。 (8)負壓特性,電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。3.7.2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖.3.15所示。(1) 64 b閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下:開始8位是產(chǎn)品類型的編號,接著是每個器件的惟一的序號,共有48位,最后8位是前56位的CRC校驗碼,這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。 (2) 非易市失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL,可通過軟件寫入用戶報警上下限。 (3) 高速暫存存儲器圖.3.15 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM。后者用于存儲TH,TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM,經(jīng)校驗后再傳給E2RAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個字節(jié),他的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下:低5位一直都是1,TM是測試模式位,用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0,用戶不要去改動,R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù),即是來設(shè)置分辨率,如表-6所示(DS18B20出廠時被設(shè)置為12位)。 表-6 R1、R0模式表 由表-6可見,設(shè)定的分辨率越高,所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此,在實際應用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 高速暫存存儲器除了配置寄存器外,還有其他8個字節(jié)組成,其分配如下所示。其中溫度信息(第1,2字節(jié))、TH和TL值第3,4字節(jié)、第68字節(jié)未用,表現(xiàn)為全邏輯1;第9字節(jié)讀出的是前面所有8個字節(jié)的CRC碼,可用來保證通信正確。 當DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后,開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1,2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時低位在前,高位在后,數(shù)據(jù)格式以0.0625 /LSB形式表示。溫度值格式如下: 對應的溫度計算:當符號位S=0時,直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制;當S=1時,先將補碼變換為原碼,再計算十進制值。表-7是對應的一部分溫度值。表-7 部分溫度值DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測得的溫度值與TH,TL作比較,若TTH或TTL,則將該器件內(nèi)的告警標志置位,并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此,可用多只DS18B20同時測量溫度并進行告警搜索。 (4) CRC的產(chǎn)生 在64 b ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值,并和存入DS18B20中的CRC值做比較,以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。3.7.3 DS18B20的測溫原理DS18B20測溫原理如圖.3.16所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小1,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(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數(shù)器2的脈沖輸入,圖中還隱含著計數(shù)門,當計數(shù)門打開時,DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù),進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定,每次測量前,首先將-55 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中,減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55 所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù),當減法計數(shù)器 1的預置值減到 0 時溫度寄存器的值將加1,減法計數(shù)器1 的預置將重新被裝入,減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時,停止溫度寄存器值的累加,此圖.3.16 DS18B20測溫原理圖時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性,其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值,只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復上述過程,直至溫度寄存器值達到被測溫
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DZ250
多點
溫度
檢測
控制
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DZ250多點溫度檢測控制儀,DZ250,多點,溫度,檢測,控制
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