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(完整版)基于51单片机DS18B20温度采集器.doc
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(完整版)基于 51 单片机 DS18B20 温度采集器
一 核心器件的基本构成及特性
1.1 AT89S51 功能特性
89C51 是 INTEL 公司 MCS—51 系列单片机中基本的产品,它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工
艺技术制造的高性能 8 位单片机,属于标准的 MCS—51 的 HCMOS 产品.它结合了 HMOS 的高速和
高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征,它基于标准的 MCS-51 单片机体系结构和指令系统,属于
80C51 基础型单片机版本,集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能。89C51 内置 8
位中央处理单元、256 字节内部数据存储器 RAM、8k 片内程序存储器(ROM)32 个双向输入/输
出(I/O)口、3 个 16 位定时/计数器和 5 个两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内时钟
振荡电路。此外,89C51 还可工作于低功耗模式,可通过两种软件选择空闲和掉电模式.在空闲
模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下,保存 RAM 数据,
时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。89C51 有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形
式。
1.2 AT89S51 管脚介绍
AT89C51 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电
路芯片上。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、
程序存储器(ROM)、并行 I/O 口(4 个 8 位 I/O 口)、串行口、定时器/计数器、中断系统及特
殊功能寄存器.它们都是通过片内单一总线连接而成,其基本结构依旧是微处理器(CPU)加上
外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式,
以实现不同的功能。
AT89C51 单片机如图所示.
(完整版)基于 51 单片机 DS18B20 温度采集器
1.1。1 引脚功能介绍
Vcc(40 引脚): 接+5V 电源。
Vss(20 引脚): 接地。
XTAL1(19 引脚): 片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。
XTAL2(18 引脚): 片内震荡器反相放大器的输出端。
RST: 复位引脚,高电平有效。
EA: 外部程序存储器访问允许控制端。
ALE: 低 8 位地址锁存允许信号端。
PSEN:读外部程序存储器的选通信号端。
P0 口:8 位,漏极开路的双向 I/O 口.
P1 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻。
P2 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻。
P3 口:8 位,准双向 I/O 口,具有内部上拉电阻.
1.1。2 微处理器(CPU)
AT89C51 单片机中有一个 8 位的微处理器,与通用的微处理器基本相同,同样包括了运算器
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和控制器两大部分,只是增加了面向控制的处理功能,不仅可处理数据,还可以位变量的处理。
1。1。3 数据存储器(RAM)
数据存储器空间分为片内与片外两部分.
当 AT89C51 单片机的片内 RAM 不够用时,又给用户提供了在片外可扩展至 64KB RAM 的能力,
以供用户的需求。
片内为 128 个字节,字节地址为 00H~7FH.片外最多可外扩至 64k 字节,用来存储程序在运
行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等,所以称为数据存储器。
1。1.4 程序存储器(ROM)
AT89C51 单片机的片内程序存储器为 4KB 的 FLASH 存储器,地址范围为 0000H~0FFFH。有 16
位地址线,可外扩的程序存储器空间最大为 64KB,地址范围为 0000H~FFFFH。
由于受集成度限制,片内只读存储器一般容量较小,如果片内的只读存储器的容量不够,则
需用扩展片外的只读存储器,片外最多可外扩至 64k 字节。
1。1.5 中断系统
具有 5 个中断源,2 级中断优先权。
定时器/计数器
片内有 2 个 16 位的定时器/计数器, 具有四种工作方式(方式 0、方式 1、方式 2、方式
3).
串行口
1 个全双工的串行口,具有四种工作方式。可用来进行串行通讯,扩展并行 I/O 口,甚至与多
(完整版)基于 51 单片机 DS18B20 温度采集器
个单片机相连构成多机系统,从而使单片机的功能更强且应用更广。
1。1.6 特殊功能寄存器(SFR)
AT89C51 单片机共有 21 个特殊功能寄存器,用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、
监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器,是一个具有特殊功能的 RAM 区。由上可
见,AT89C51 单片机的硬件结构具有功能部件种类全,功能强等特点.特别值得一提的是该单片
机 CPU 中的位处理器,它实际上是一个完整的 1 位微计算机,这个 1 位微计算机有自己的 CPU、
位寄存器、I/O 口和指令集。1 位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效;而
8 位机在数据采集,运算处理方面有明显的长处。MCS—51 单片机中 8 位机和 1 位机的硬件资
源复合在一起,二者相辅相承,它是单片机技术上的一个突破,这也是 MCS—51 单片机在设计
的精美之处,得以在实际生活中得到了广泛的应用。
1.3 DS18B20 的主要特性
这里我们用到温度芯片 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器,具
有 3 引脚 TO-92 小体积封装形式。测温分辨率可达 0。0625℃,被测温度用符号扩展的 16 位
数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生.CPU 只需一根
端口线就能与诸多 DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路.
DS18B20 支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55°C~+125°C,在—10~+85°C 范围内,
精度为±0。5°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。
(完整版)基于 51 单片机 DS18B20 温度采集器
1。4 DS18B20 的内容结构
(1) DS18B20 的内部结构如下图所示。
DS18B20 内部结
构图
DS18B20 有 4 个主要的数据部件:
① 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 从高位到低位依次为 8 位 CRC、48 位序列号和 8 位家族
代码(28H)组成。
② 温度灵敏元件。
③ 非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。可通过软件写入用户报警上下限值。
④ 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20 在 0 工作时按
此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值,其各位定义如图所示。
TM
R1
R0
1
1
1
1
1
DS18B20 配置寄存器结构图
其中,TM:测试模式标志位,出厂时被写入 0,不能改变;R0、R1:温度计分辨率设置位,
其对应四种分辨率如下表所列,出厂时 R0、R1 置为缺省值:R0=1,R1=1(即 12 位分辨率),
用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。
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