51单片机DS18B20传感器毕业论文 - 图文

中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）

3.1.2 测温原理

DS18B20测量温度采用了特有的温度测量技术，其温度测量电路如图3.3所示。

t4480us15~60usT0480~960us60~240us

图3.3 DS18B20 测温结构图

图3.3中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值[5]。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要[6]。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 3.1.3 与单片机的硬件接口

因为DS18B20是单线接口器件，因此它与单片机硬件接口十分简单，只需占用单片机的一个双向的I/O口，其接口电路见图3.7。在此采用外部电源供电，占用89C52的P1.0口[7]。

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图3.7 单片机接口电路

3.2 STC89C52单片机

STC89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[8]。 3.2.1 引脚及其功能

MCS-51系列单片机共外设了40个引脚，其中有2个专用于链接主电源进行供电，2个外接晶振的引脚为单片机提供工作时序，4个控制或与其它电源复用的引脚，剩余的32条为输入输出I/O引脚，同时有些I/O引脚也具备其它第二功能。下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。

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图3.8 89C52管脚图

电源引脚Vcc和Vss：Vcc接+5V电源正端；Vss接+5V电源负端。 外接晶振引脚XTAL1和XTAL2：

XTAL1接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。

XTAL2接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。

控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4种形式。 1）RST/VPD（9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。

当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失[9]。

2）ALE/P（30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低电平。

3）PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器

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读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。

4）EA/Vpp（31脚）：访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当外部给EA端保持高电平时，将单片机访问片内程序存储器的空间限定为4KB。若寻址超出该范围，则单片机自动转去执行外部程序存储器的程序及数据。当EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源Vpp。

P3口（10脚～17脚）：P3.0～P3.7统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见下表

表3-1单片机P3.0管脚含义

引脚P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6第二功能RXD（串行口输入端）TXD（串行口输出端）INT0（中断0请求输入端，低电平有效）INT1（中断1请求输入端，低电平有效）T0（计时器/计数器0计数脉冲端）T1（计时器/计数器1计数脉冲端）WR（数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）RD（数据存储器读选通信号输出端，低电平有P3.7效）

综上所述，MCS—51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点：引脚第2功能P3.0RXD（串行口输入端0）P3.1TXD（串行口输出端）P3.2INT0（部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3INT1（中断1请求输入端，低电平有效）P3.4T0（时器/计数器0计数脉冲端）P3.5T1（时器/计数器1数脉冲端）P3.6WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）a.单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；b.单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线。

3.3 LCD1602显示模块

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

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