多路数据采集系统设计(共40页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要在日常科研和生活中，出于安全、方便等方面的需要，在很多工程及研究领域都需要用到数据采集器的产品。多路数据采集器是集计算机技术、电子技术一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。经过不断的发展，单片机以其体积小、功能强和价格低廉的优点，广泛地应用于家电、工业过程控制、仪器仪表、智能武器、航空和空间飞行器等领域。本文以单片机的功能、特性和使用方法为基础，介绍了多路数据采集系统的工作原理和特点，硬件电路设计，软件的设计和调试，以及PCB 板的具体制作。本文从经济实用的角度出发，以ATMEL 公司所生产的89 系列单片机AT89S52为核心设计多路数据采集系统。该

2、系统包含系统硬件和软件两大部分。硬件部分包含单片机主控电路、模数转换电路、显示电路。系统软件设计包含多路数据采集主程序、温度采集子程序。在程序设计时使用单片机C语言，并用Keil C51 软件进行编译和软硬件仿真。在硬件电路制作过程中，使用Protel 99SE 设计制作PCB 板，然后分别对各部分电路焊接，再进行性能和功能测试。该数据采集系统具有数据采集、数据处理、数据显示等功能，其结构简单、成本低，具有一定的市场前景。关键词： 主控电路；温度采集；电压采集；显示电路；制作调制AbstractIn daily scientific research and life,Stemming fro

3、m safe, is convenient and so on the aspect need,All need to use in very many projects and the research area to the data acquisition product。The multichannel data acquisition is collection computer technology, the electronic technology integration high tech product,Has the security to be high,Merit a

4、nd so on easy to operate。After unceasing development,The monolithic integrated circuit by its volume small, the function is strong and the price inexpensive merit，Widely applies in the electrical appliances, domain and so on commercial run control, instrument measuring appliance, intelligent weapon,

5、 aviation and spatial flight vehicle。Widely applies in the electrical appliances, domain and so on commercial run control, instrument measuring appliance, intelligent weapon, aviation and spatial flight vehicle，Introduced the multichannel data acquisition system principle of work and the characteris

6、tic，Hardware circuit design,Software design and debugging，As well as PCB board concrete manufacture。This article embarks from the economical practical angle，89 series monolithic integrated circuits AT89S52 produces which by ATMEL Corporation is the core design multichannel data acquisition system. T

7、his system contains the system hardware and the software two major part. The hardware partially contains the monolithic integrated circuit host to control the electric circuit, the a/d conversion electric circuit, the display circuit. The system software design contains the multichannel data acquisi

8、tion master routine, the temperature gathering subroutine。When programming uses the monolithic integrated circuit C language，And software carries on the translation and the software and hardware simulation with Keil the C51。In hardware electric circuit manufacture process,Uses Protel the 99SE design

9、 to manufacture the PCB board，Then separately to each part of electric circuits welding，Again carries on the performance and the function test。This data acquisition system has function and so on data acquisition, data processing, data display，Its structure simple, the cost is low,Has the certain mar

10、ket prospectKey words： The host controls the electric circuit；emperature gathering； voltage gathering,Display circuit；Manufacture modulation目 录引言11 系统总体设计 11.1 单片机系统简介 11.2 系统总体设计21.2.1系统总体指标 21.2.2 系统方案 22 硬件系统设计 32.1硬件系统的电路构成 42.1.1 主控电路42.1.2 温度采集电路 82.1.3 电压采集电路 132.1.4 显示电路 153 系统软件设计163.1编程语言的

11、选择163.2工作流程图 184 电路设计、制作、调制184.1 Protel99se简介184.2 设计原理图和PCB图 194.3 焊接和调制 225 结果分析236 结论23谢辞 25参考文献 26附录 27引言单片机(Single Chip Microcomputer)以其体积小、功能强和价格低廉的优点，广泛地应用于家电、工业过程控制、仪器仪表、智能武器、航空和空间飞行器等领域。近30年来，世界上各大电气厂商、测控技术企业和机电行业都竞相把单片机作为其产品更新、智能化的重要工具。目前世界上单片机年产量已达十多亿片，通常是当年微处理器产量的45倍以上。其数量之大和应用面之广，是其它任何类

12、型的计其机所无法比拟的。单片机是应工业测控需要而诞生的。它把计算机最基本的功能电路，如CPU、程序存储器、数据存储器、I/0接口、定时器/计数器、中断系统等集成到一块芯片上，形成单片形态的计算机。单片机通常以最小系统运行，在家用电器中和常用的智能仪器仪表中常常可以“单片”工作。而在工业测控的系统中，目前还需要在单片机的基础上外扩存储器、I/O接口以及一些外围电路，形成功能更强、更完善的系统。单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势：（1）可靠性及应用水平越来越高，和互联网连接已是一种明显的走向；（2）所集成的部件越来越多；NS(美国国家半导体)公司的单片机已把语音、图像部也集成到单片机中，也就

13、是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成了各种应用电路；（3）功耗越来越低；（4）与模拟电路的结合越来越多；1 系统的总体设计11 单片机系统简介要用增加硬件的办法减轻软件的负担。因此，设计应用系统的时候，要对硬件和软件都要有足够单片机要组成一个完整的工业调控系统，通常有两个内容，即单片机的系统扩展与系统配置。系统扩展是指单片机内部的基本单元不能满足应用系统的要求时，必须在片外扩展相应的电路或器件。大多数的单片机都有可供外部扩展的三总线结构(DB，AB，CB)。51 系列单片机由P0 口构成8 位数据总线，P2、P0 口构成1

14、6 位地址总线，可供外部扩展成64KB 程序存储器和64KB 数据存储器。系统配置是指为了满足系统功能要求而配置的各种接口电路。例如，要构成数据采集系统时，必须配置传感器接口。它需要根据对象的不同选用不同的信号放大、AD 转换、脉冲整形放大、信号滤波等等电路。而要构成伺服系统时则必须配置伺服控制接口。当然，通常还必须有人机接口，有时还要有网络接口等。系统配置与控制对象和操作者密切相关。要用单片机构成一个满足对象测控要求的用户系统在硬件系统设计上有两个层次的任务：即由单片机最小系统通过系统扩展构成能满足测控对象要求的计算机系统，称为单片机系统；根据用户及对象的技术要求，通过系统配置各种接口电路，

15、以构成与对象相关的系统，则称为单片机应用系统。事实上，单片机应用系统组成包含硬件设计和软件设计两部分。而硬件和软件之间的相互关系既密切又制约。设计应用系统很关键的阶段就是确定它们之间的相互关系。有时，我们可以对软件提出一些要求而简化硬件的投入，但有时有的知识，并且对所控制的对象有深刻的认识。要从总体上权衡硬件和软件的可以和可能，合理划分其负担，以得到一个最佳的方案，综上所述本次设计可按以下发方案进行。1.2 系统总体设计1.2.1 系统总体指标设计课题要求利用所学的单片机和数字模拟电路知识制作一个由单片机实现的多路数据采集系统，一路实现05V直流电压采集、处理、存储、显示：一路实现温度、采集、

16、处理、存储、显示。采用开关控制输出通道号。1.2.2 系统方案基于以上的具体设计要求考虑，本项目就利用单片机和相应的一些数字模拟电路来实现这些构想，完成一个基于单片机，构成具有上述具体功能的多路数据采集系统。电压采集：把“单片机系统板”区域中的P0端口的P0.0P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的A B C D E F G DP端口上，作为数码管的驱动。把“单片机系统板”区域中的P2端口的P2.0P2.3用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的T1 T2 T3 T4端口上作为数码管的位段选择。把“单片机系统板”区域中的P1端口的P1.0P1.7用8芯排线连接到“模数转换模块”区域中

17、的D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7端口上，A/D转换完毕的数据输入到单片机的P1端口 把“模数转换模块”区域中的VREF端子用导线连接到“电源块”区域中的VCC端子上；把“模数转换模块”区域中的A2 A1 A0端子用导线连接地端；把“模数转换模块”区域中的ST端用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.0端；把“模数转换模块”区域中的OE端用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.1端；把“模数转换模块”区域中的EOC端用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.2端；把“模数转换模块”区域中的CLK端子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.3端，把“模数转换模块”区域中的IN0端用导

18、线连接到“1路可调压模块”区域中的RP1端；ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态

19、。D7D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由AT89S52提供，通常使用频率为500KHZ.温度采集本方案是由DS18B20芯片实现温度的采集和模拟量与数据量的转变，这样一个DS18B20就实现了热电阻和ADC0809的功能，采集后的数据经过模数转换后通过一个单总线传送到单片机AT89S52的.P3.6口上，经过单片机的处理，先把一位位的数据经过软件的汇成一个个字节，在通过对DS18S20写到AT89S52里面，最后通过单片机的P0端口P0端口的P0.0P0.7输出数据量和P2端的P2.0-P2.3控制四合一高亮动态数码管显示。这就

20、可以充分的利用了AT89S52 的FLASH 的特性，随时根据用户的选择安装相应的控制软件。基于以上的设计思路，初步确定硬件系统的系统框图如图1-1 所示。图11 系统框图AT89S52单片机时钟电路复位电路电压采集电路温度采集电路LED显示器驱动电路4位LED显示器2 硬件系统设计根据以上系统设计构思的具体要求，开始着手对硬件系统进行设计。硬件和软件是单片机控制系统的两个重要方面，硬件是基础，软件是关键，但两者又是可以相互转化的。为了提高系统的可靠性，应在满足系统精度和速度要求基础上进可能把硬件功能改。用软件来实现。对于硬件系统的设计，涉及单片机最小应用系统方面的知识，单片机最小应用系统是指

21、仅使用单片机内部资源辅以必须的外围电路所构建的简单的应用系统。它包括两方面的内容：单片机的选择和单片机最小应用系统的设计。通过单片机的选择，最大限度满足应用系统对硬件资源的要求。最小应用系统设计则是指单片机最基本的、最通常的外围电路设计，如时钟电路、复位电路等。任何一个复杂的应用系统都是以最小应用系统为基础，通过“搭接”外部功能模块的方法实现的。下面先介绍基于单片机的多路数据采集系统的硬件系统。2.1 硬件系统的电路构成硬件系统的电路由单片机主控电路、温度采集电路、电压采集电路、LED驱动驱动电路、显示电路等这几个主要部分构成。见附录一2.1.1 主控电路由单片机AT89S51、振荡电路、复位

22、电路等构成。见附录一（1）单片机的选择考虑到硬件电路的简单化和成本，以及选材和调试的方便性等因素，本次设计选用ATMEL 公司的AT89S052 单片机作为微处理器。ATMEL 公司创建于1984 年，总部位于美国加利福尼亚州圣何塞市，在北美及欧洲都拥有制造工厂。ATMEL 公司在全世界范围内设计、制造并推出基于先进逻辑的混合信号永久性存储器及射频（RF）半导体，同时也是使用CMOS、BiCMOS、SiGe 及高压BCDMOS 工艺的系统级整合半导体解决。方案的主要供应商。同时，ATMEL 拥有广泛的基于80S51 结构的微控制器，包括可在线编程的FLASH 版本，OTP 版本以及ROM 版本

23、。同时还提供先进的片上外设功能，如CAN 总线控制器，USB 控制器，MP3 解码器，以及智能卡接口。本次设计所用到的AT89S52单片机内含4KB 快闪程序存储器，其编程和擦除完全用电实现，而且4KB 的容量完全能够满足本次设计所用的编程，免去了对存贮器及IO 口扩展的麻烦；AT89S52 单片机的时钟频率为024kHz，并且其价格低廉，大批量采购的价格在10 元以内。因此，用AT89S52 加上相应的时钟和复位电路就组成了，本次设计所需的单片机最小系统。以下结合本次设计的具体内容，简单介绍AT89S52单片机的主要功能特性及其管脚说明： 主要功能特性与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系

24、统可编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符 管脚说明： AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统

25、提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到复位为止。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

26、当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表1-1所

27、示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表11 P1口功能说明表引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址

28、读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表1-2所示。在fl

29、ash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 表12 P3口功能说明表引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT0(外部中断0)P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器写选通) RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：

30、地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部

31、程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。（2）时钟电路 时钟电路如图21所示时钟电路是计算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。单片机AT89S52 的时钟信号可以由两种方式产生：一种是内部方

32、式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。考虑到本次设计对时间的要求不是很高，所以选用内部方式产生时钟脉冲。AT89S52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚X1 和X2 分别为放大器的输入端和输出端。该放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器(简称晶振)一起构成自激振荡器。89S52 单片机虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，如电路图所示。外接晶振以及电容C2 和C3 构成并联谐振电路，这种方式就是内部时钟方式。如果振荡器已起振，则在X2 引脚上输出3v 左右的正弦波。振荡频率f 取决于晶振的频率。不同型号的产品，可选择的频率

33、范围有所不同，一般在0.512MHz 之间。常用的晶振有6MHz、12MHz 和11.0592MHz。电容C8 和C9 主要作用是帮助起振(谐振)，称其为谐振电容，其值的大小对振荡频率也有影响。因此常用调节C2 或C3 的容量大小对频率进行微调，电容容量通常在20100pF 之间选择，当时钟频率为12MHz 时典型值为30pF。本次设计的电路就是选择12MHz 的时钟频率。（3） 复位电路 复位电路如图2-2所示而对于AT89C2051 单片机的复位电路有两种，上电自动复位和人工复位，人工复位方式只是将一个按键并联在上电自动复位电路上，根据系统的需要这里选择人工复位方式。在电路中，时间常数RC

34、 越大，上电时RST 端保持高电平的时间越长，当振荡频率f12MHz 时，典型值C4.7uF，R10k。想要复位时，只要按一下开关就会在RST端出现一段时间的高电平，使单片机复位。AT89S52 的复位输入引脚RST 提供了初始化的手段，使程序从指定位置开始执行，即程序从程序存储器的0000H 单元处开始执行。在89S52 单片机时钟电路工作之后，只要在RST 引脚上出现2 个机器周期以上的高电平，就能确保单片机可靠复位。若RST 保持高电平，AT89S52 维持复位状态，只有当RST 由高电平变为低电平以后，AT89S52 才会退出复位状态，程序从0000H 地址单元开始执行。对于单片机的复

35、位电路，如图2.1.2 所示，只要在RST 复位端接一个电容至VCC 和一个电阻至地即可。很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。进一步了解电容可使电容在电路中发挥更好的作用。在加电瞬间，RST 端出现一定时间的高电平，只要高电平保持时间足够长，就可以使单片机有效地复位。电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交

36、流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。RST 端在加电时应保持的高电平时间包括VCC 的上升时间和振荡器起振的时间。VCC 的上升时间约为10us，振荡器起振时间和频率有关，频率为12MHz 时约为1us。频率为1MHz 时约为10us，所以一般为了可靠地复位，RST 在上电时保持20us 以上高电平即可。 图21 复位电路 图22 时钟外电路2.1.2 温度采集电路温度采集电路如图2-3所示本方案是由DS18B20芯片实现温度的采集和模拟量与数据量的转变，这样一个芯片DS18B20就实现了热电阻和ADC0809的功能，采集后的数据经过模数转换后通过一个单总线传送到单片机AT89S52的.P3

37、.6口上，经过单片机的处理，先把一位位的数据经过软件的汇成一个个字节，在通过对DS18S20写到AT89S52里面，最后通过单片机的P0端口P0端口的P0.0P0.7输出数据量和P2端的P2.0-P2.3控制四合一高亮动态数码管显示。这就可以充分的利用了AT89S52 的FLASH 的特性，随时根据用户的选择安装相应的控制软件。 图2-3 温度采集电路（1） DS18B20芯片介绍DS18B20是DALLAS公司生产单总线数字温度计，DS1820 数字温度计提供9 位温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS1820 或从DS1820 送出因此从中央处理器到DS1820 仅需连接一条线和

38、地读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一DS1820 有唯一的系列号silicon serial number 因此多个DS1820 可以存在于同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件此特性的应用范围包括HVAC环境控制建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测DS1820 的主要部件DS1820 有三个主要的数据部件1 64 位激光laseredROM;2 温度灵敏元件和3 非易失性温度告警触发器TH 和TL 器件从单线的通信线取得其电源在信号线为高电平的时间周期内把能量贮存在内部的电容器中在单信号线为低电平的时间期内断开此电源

39、直到信号线变为高电平重新接上寄生电容电源为止作为另一种可供选择的方法DS1820 也可用外部5V 电源供电与DS1820 的通信经过一个单线接口在单线接口情况下在ROM 操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作主机必须首先提供五种ROM 操作命令之一1 Read ROM(读ROM) 2 Match ROM(符合ROM),3)Search ROM(搜索ROM),4)Skip ROM(跳过ROM),或5 Alarm Search(告警搜索) 这些命令对每一器件的64 位激光ROM 部分进行操作如果在单线上有许多器件那么可以挑选出一个特定的器件并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型在成功地执行了R

40、OM 操作序列之后可使用存贮器和控制操作然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一一个控制操作命令指示DS1820 完成温度测量该测量的结果将放入DS1820 的高速暂存便笺式存贮器Scratchpad memory 通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果每一温度告警触发器TH 和TL 构成一个字节的EEPROM 如果不对DS1820 施加告警搜索命令这些寄存器可用作通用用户存储器使用存储器操作命令可以写TH 和TL 对这些寄存器的读访问通过便笺存储器所有数据均以最低有效位在前的方式被读 DS18B20特点独特的单线接口只需1 个接口引脚即可通信多点multidrop 能力使

41、分布式温度检测应用得以简化不需要外部元件可用数据线供电不需备份电源测量范围从-55 至+125 增量值为0.5 等效的华氏温度范围是-67 F 至257 F增量值为0.9 F以12 位数字值方式读出温度在1 秒典型值内把温度变换为数字用户可定义的非易失性的温度告警设置告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件温度告警情况应用范围包括恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统DS18B20引脚介绍 如图24所示图24 DS18B2管脚图 表21 DS18B2管脚说明引脚8脚SOIC引脚PR35符号说明51GND地42DQ单线运用的数据输入/输出引脚漏极开路见寄生电源一节33VDD可选V

42、DD 引脚有关连接的细节见寄生电源一节表22 DS1820 命令集指 令说 明约定代码发出约定代码后单总线的操作温度变换启动温度变换44h读温度忙状态 1读暂存存储器从暂存存储器读字节BEh读9 字节数据写暂存存储器写字节至暂存存储器地此2 和3处TH 和TL 温度触发器4Eh写数据至地此2 和地此3 的2 个字节复制暂存存储器把暂存存储器复制入非易性存储器仅地此2 和地此343h读复制状态 2重新调出E2把贮存在非易失性存储器内的数值重新调入暂存存储器温度触器E3h读温度忙状态读电源发DS1820 电源方式的信号至主机B4h读电源状态表23 DS1820 命令字数据位转换时间9位93.75m

43、s10位187.5ms11位375ms12位750ms(2) DS18B20读时序当从DS1820 读数据时主机产生读时间片当主机把数据线从逻辑高电平拉至低电平时产生读时间片数据线必须保持在低逻辑电平至少1 微秒来自DS1820 的输出数据在读时间片下降沿之后15 微秒有效因此为了读出从读时间片开始算起15 微秒的状态主机必须停止把I/O 引脚驱动至低电平见图12 在读时间片结束时I/O 引脚经过外部的上拉电阻拉回至高电平所有读时间片的最短持续期限为60 微秒各个读时间片之间必须有最短为1 微秒的恢复时间图12 指出TINRT,TRC 和TSAMPLE 之和必须小于15 s 如图2-5说明通过

44、使TINRT 和TRC 尽可能小且把主机采样时间定在15 s 期间的末尾系统时序关系就有最大的余地图25 读时序图(2)DS18B20写时序当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时产生写时间片有两种类型的写时间片写1 时间片和写0 时间片所有时间片必须有最短为60 微秒的持续期在各写周期之间必须有最短为1 微秒的恢复时间在I/O 线由高电平变为低电平之后DS1820 在15 s 至60 s 的窗口之间对I/O 线采样如果线为高电平写1 就发生如果线为低电平便发生写0 见图2-6 对于主机产生写1 时间片的情况数据线必须先被拉至逻辑低电平然后就被释放使数据线。在 图26 写时序图写时间片开始之后的15 微秒之内拉至高电平对于主机产生写0 时间片的情况数据线必须被拉至逻辑低电平且至少保持低电平602.1.3 电压采集电路电压采集电路如图2-7所示 图27 电压采集电路电压采集电路只要是由ADC0809和单片机组成（1） ADC0809芯片介绍 ADC0809结构 如图2-8所示ADC0809是CMOS的8位A/D转换