《51单片机和DS18B20数字温度计(外文原文+翻译)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《51单片机和DS18B20数字温度计(外文原文+翻译)（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、湖北理工学院毕业设计外文翻译- 1 -AT89S51AT89S51 概述概述1 一般概述 该 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位微控制器,可在 4K 字节的系统内编程的闪存存储器。该设备是采用 Atmel 的高密度、非易失性存储器技术和符合工业标准的 80C51 指令集和引脚。芯片上的 Flash 程序存储器在系统中可重新编程或常规非易失性内 存编程 。通过结合通用 8 位中央处理器的系统内可编程闪存的单芯片， AT89S51 是一个 功能强大的微控制器提供了高度灵活的和具有成本效益的解决办法，可在许多嵌入式控 制中应用。 在 AT89S51 提供以下标准功能： 4K 字节
2、的 Flash 闪存 ， 128 字节的 RAM ， 32 个 I / O 线，看门狗定时器，两个数据指针，两个 16 位定时器/计数器， 5 向量两级中断 结构，全双工串行端口，片上振荡器和时钟电路。此外， AT89S51 设计了可降至零频率 的静态逻辑操作和支持两种软件可选的节电工作模式。 在空闲模式下停止 CPU 的工作，但允许 RAM 、定时器/计数器、串行接口和中断系统 继续运行。掉电模式保存 RAM 中的内容，停止振荡器工作并禁止其它所有部件工作，直 到下一个外部中断或硬件复位。 2 端口 P0 端口是一个 8 位漏极开路双向 I / O 端口。作为一个输出端口，每个引脚可驱动 8
3、 个 TTL 输入。对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时， P0 端口也可以配置为复低阶地址/数据总线。在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编 程时，PO 端口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，同时要求外接上拉电阻。P1 端口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I /O 端口。P1 端口的输出缓冲级可以驱 动四个 TTL 输入。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为 输入口。作为输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一 个电流（IIL） ，Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。端
4、口引 脚第二功能P1.5MOSI(用于 ISP 编程)P1.6MISO（用于 ISP 编程）P1.7SCK(用于 ISP 编程)P2 端口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P2 端口的输出缓冲级可驱 动（吸收或输出电流）4 个 TTL 输入。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高 电平，此时可作输入口。当作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部 信号拉低时会输出一个电流（IIL） 。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储湖北理工学院毕业设计外文翻译- 2 -器（例如执行 MOVX DPTR 指令 ）时，P2 端口送出高 8 位地址数据。 在访
5、问 8 位地址 的外部数据存储器（例如执行 MOVXRi 指令）时，P2 端口上的内容（即特殊功能寄存器（SFR)区中 P2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不变。Flash 编程或校验时，P2 也可接 收高位地址和其它控制信号。 P3 端口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P3 端口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 端口写入“1”时，他们被内部上拉电阻 拉高并作为输入端口。当作输入端时，被外部拉低的 P2 端口将用上拉电阻输出电流 （IIL） 端口还接收一些用于 Flash 闪存编程和程序校验的控制信号。P3 端口可以 采用 AT89S
6、51 的 各种特殊功能，如下表所示。端口引脚 第二功能P3.0RXD(串行输入端口)P3.1 TXD(串行输出端口)P3.2 INT0(外部中断 0)P3.3 INT1（外部中断 1）P3.4 T0(定时/计数器 0 外部输入）P3.5 T1（定时/计数器 1 外部输入）P3.6 WR（外部数据存储器写选通）P3.7 RD（外部数据存储器读选通）3 存储器结构 MCS-51 单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有 64KB 外部 程序和数据的寻址空间。3.1 程序存储器 如果的 EA 引脚接地（GND） ，全部程序都可以执行外部存储器。在 AT89S51 ，如果 EA 连接
7、到电源+（VCC） ，程序首先执行地址从 0000H 到 FFFH 内部存储器，在执行地址 从 1000H 到 FFFFH 的外部程序存储器。 3.2 数据存储器 AT89S51 具有 128 字节的内部 RAM 。 这 128 字节都可以通过直接和间接寻址方式访 问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行，因此， 128 字节都可以可作为堆栈空间。 4 看门狗定时器 （WDT） 看门狗定时器（WDT）是为了解决 CPU 程序运行时可能进入混乱或死循环而设置，它 由一个 14bit 计数器和看门狗定时器复位 SFR（WDTRST）构成。外部复位时，看门狗定时 器（WDT）默认为关闭状态，要打开 WDT
8、，用户必须按顺序将 01EH 和 0E1H 写到 WDTRST 寄 存器（SFR 地址为 0A6H） ，当启动了 WDT，它会随警惕振荡器在每个机器周期计数，除了 硬件复位或 WDT 溢出复位外没有其它方法关闭 WDT，当 WDT 溢出，将使 RST 引脚输出高电 平的复位脉冲。湖北理工学院毕业设计外文翻译- 3 -4.1 使用看门狗定时器（WDT） 用户在打开 WDT 时，需要按次序将 01EH 和 0E1H 写到 WDTRST 寄存器(SFR 的地址为0A6H)，当 WDT 打开后，需要在一定的时候将 01EH 和 0E1H 写道 WDTRST 寄存器以避免 WDT 计数溢出。14 位 W
9、DT 计数器达到 16383（3FFFH） ，WDT 将溢出并使用器件复位。WDT 打开 时，它会随着晶体振荡器在每个机器周期计数，这意味着用户必须在小于每个 16383 机 器周期内复位 WDT，也即写 01EH 和 0E1H 到 WDTRST 寄存器，WDTRST 为只写寄存器。WDT 计数器既不可读也不可写，当 WDT 溢出时，通常将使 RST 引脚输出高电平的复位脉冲。 复位脉冲持续时间为 98xTosc，而 Tosc=1/Fosc(晶体振荡频率)。为使 WDT 工作最优化， 必须在合适的程序代码时间段周期地复位 WDT 防止 WDT 溢出。4.2 掉电和空闲模式下的 WDT 掉电时期
10、，晶体振荡停止，看门狗定时器也停止。掉电模式下，用户不嗯那个在复 位看门狗定时器。有两种方法可以推出掉电模式：硬件复位或通过激活外部中断，当硬 件复位退出掉电模式时，处理看门狗定时器可像通常的上电复位一样。当由中断退出掉 电模式时则有所不同，中断低电平状态持续到晶体振荡稳定，当中断电平变为高电平事 即可相应中断服务。以防止中断误复位，当器件复位，中断引脚持续为低时，看门狗定 时器并未开始计数，知道中断引脚被拉高时为止。这为在掉电模式下的中断执行中断服 务程序而设置。为保证看门狗定时器在退出掉电模式时极端情况下不溢出，最好在进入 掉电模式前复位看门狗定时器。在进入空闲模式前，看门狗定时器打开时，
11、WDT 是否继续 计数由 SFR 中的 AUXR 的 WDIDLE 位决定，在 IDLE 期间（位 WDIDLE=0）默认状态是继续计 数。为防止 AT89S51 从空闲模式中复位，用户应该周期性地设置定时器，重新进入空闲 模式。 当 WDIDLE 位被置位，在空闲模式中看门狗定时器将停止计数，直到从空闲(IDLE)模 式中退出重新开始计数。5 中断AT89S51 共有五个中断向量：两个外部中断（ INT0 和 INT1 ） ，两个定时器中 断（Timer0 和 Timer1)和一个串行中断。这些中断源各自的禁止和使能位参见特殊功能 寄存器的 IE。IE 也包含总中断控制位 EA，EA 清 0
12、，将关闭所有中断。 6 振荡器特性 AT89S51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分 别是该放大器的输入端和输出端。如图所示。外接石英晶体或陶瓷谐振器都可以使用于 反馈元件。用户也可以采用外部时钟，在这种情况下，外部时钟接到 XTAL1 端，即内部 时钟发生器的输入端，XTAL2 则悬空，如图 7-2 所示。由于外部时钟信号是通过一个 2 分 频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但是最 小高电平持续时间和最大的低电平时序时间应符合产品技术条件的要求。 7 空闲模式 在空闲工作模式状态， CPU 保持睡眠状态而所
13、有片内的外设仍然保持激活状态，这 种方式由软件产生。此时，片内 RAM 和所有特殊功能寄存器的内特那个保持不变，空闲 模式可由任何语序中断的请求或硬件复位终止。湖北理工学院毕业设计外文翻译- 4 -需要注意的是，当由硬件复位来终止空闲工作模式时，CPU 通常是从激活空闲模式那 条指令的下一条指令开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期有效，在这种情况下，内部禁止 CPU 访问片内 RAM,而允许访问其他端口。 为了避免在复位结束时可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令的后一条指 令不应该是一条对端口或外部存储器的写入指令。 8 掉电模式在掉线模式下，振荡器
14、停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内 RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的方法是硬 件复位或由处于使能状态的外中断 INT0 和 INT1 激活。复位后将重新定义全部特殊功能 寄存器，但不改变原来 RAM 中的内容，在 VCC 恢复到正常工作电平前，复位应无效，且 必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。DS18B20DS18B20 数字温度计数字温度计描述： DS18B20 数字温度计提供 9 至 12 位温度读数，指示器件的温度。 信息经过单线接口送入 DS18B20 或送出，因此从中央处理器到 DS18B20 仅需连接一 条（和地）
15、 。读、写和完成温度变换所需的电源可以有数据线本身提供，而不需要外部电 源。 因为每一个 DS18B20 有唯一的系列号，因此多个 DS18B20 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。 特性： 独特的单线接口，只需一个接口引脚即可通信。 多点能力使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，提供 3.0V 到 5.5V 的电源。 不需备份电源。 测量范围从-55C 到+125C，等效的华氏温标范围是-67F 到+257F 以 9 到 1
16、2 位数字值方式读出温度。 在 750 毫秒内把 12 位温度变换为数字。 用户可定义的，非易失性的温度警告设置。 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。 引脚排列湖北理工学院毕业设计外文翻译- 5 -引脚说明 GND 地 DQ 数字输入输出 VDD 可选的 VDD NC 不连接 详细引脚说明综述图 1 的方框图表示 DS18B20 的主要部件。DS18B20 有三个主要的数据部件：1）64 为 激光 ROM，2）温度灵敏元件，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，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，DS18B20 也用外部 5V 电源供电。 与 DS18B20 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
