免费毕业论文--基于单片机的温度监测系统(一)(5)
2013-05-10 18:04
导读：微控器等），一线总线器件在采用这种工作方式时就充当着从设备的作用。由于只有一根线，并且没有译码功能，所以这些器件是一线总线系统唯一的从设
微控器等），一线总线器件在采用这种工作方式时就充当着从设备的作用。由于只有一根线，并且没有译码功能，所以这些器件是一线总线系统唯一的从设备，所有的数据和命令都在这根总线上传送，数据和命令字节传送顺序是从低位到高位。
为了使其它的设备也能使用这根线，一线总线协议通过一个三态门转换传输状态，使得每一个设备在不传送数据时空出该数据线给其它设备。因为一线总线在外部有一个上拉电阻，所以在总线空闲时是高电平。为保证信号的完整性，一线总线协议定义了以下几种信号:复位脉冲、存在脉冲、读写0或1。除存在脉冲外，其它的信号均由主设备发出。
如上图所示，RX和TX分别是内部数据的发送和接收端，外界的环境量变化引起敏感膜的变化，产生的电信号被编码成数字量，存储在专用寄存器当中，经由DQ端读入到单片机当中。
主设备给低电平并保持480 u s就空出总线并进入接收模式RX。此时上拉电阻器使总线为高电平，即空闲状态。一旦一线总线器件检测到这一上升沿，就会等待15~60us，并给出存在脉冲使总线保持60~240u s的低电平。而写操作均在读、写时隙之间进行，在每个时隙中，系统只传送一个二进制位。
1-Wire协议定义的几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1时序，组成了所有总线上传输的信号。也就是说，所有的一线总线命令序列(初始化、ROM命令、功能命令)都是由这些基本的信号类型组成的。这些信号，除了应答脉冲外，都是由主机发出，并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前。另外，初始化时序同时包括主机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲。主机通过拉低一线总线至少480 u s，以产生TX复位脉冲；然后主机释放总线，并进入RX接收模式。当主机释放总线时，总线由低电平跳变为高电平时产生一个上升沿，一线总线器件检测到这上升沿后，延时15~60 u s，接着一线总线器件通过拉低总线60~240 u s，以产生应答脉冲。主机接收到从机应答脉冲后，说明有一线总线器件在线，然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。
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综上所述，在一线总线上进行数据传输时，一线总线器件和主机之间必须遵循严格的读时序和写1、写0时序。在每一个时序中，总线只能传输一位数据。所有的读、写时序至少需要60 u s，且每两个独立的时序之间至少需要1 u s的恢复时间。读、写时序均起始于主机拉低总线。在写时序中，主机拉低总线后，在15 u s之内释放总线，向一线总线器件写1；若主机拉低总线后，保持至少60 u s的低电平，则向一线总线器件写0。一线总线器件仅在主机发出读时序时才向主机传输数据，所以，当主机向一线总线器件发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便一线总线器件能传输数据。在主机发出读时序之后，一线总线器件才开始在总线上发送0或1，若一线总线器件发送1，则保持总线高电平，若发送0，则拉低总线。一线总线器件发送数据之后，保持有效时间15 u s，因而，主机在读时序期间必须释放总线，并且必须在15 u s之内采样，从而接收到从机发送的一位数据。
5系统软件设计
5.1 系统程序设计总框图
系统所有的代码都是用汇编语言编写。如上图所示，为系统总的软件设计逻辑框图，说明所编写软件的实际运行逻辑过程。下面结合本系统的硬件结构，以文字详细说明本系统软件的算法。
5.2 软件算法说明
算法步骤：
1、AT89C51监测P1.6引脚电平，为高电平进入步骤2，为低电平进入步骤6；
2、AT89C51向P1.6发送复位脉冲后释放总线，DS 1820发响应存在脉冲，如无存在脉冲响应，返回步骤1，否则执行下一步；
3、AT89C51向DS 1820发送READ ROM命令，AT89C51等待监听P1.6口；
4、DS 1820向AT89C51发送64位ROM码，AT89C51将收到的ROM码存入数据暂存存储器；
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5、AT89C51将ROM码逐一显示，16个十六进制码全部显示完后，回到步骤1；
6、AT89C51向P1.5引脚发送复位脉冲后释放总线，所有总线上DS1820发响应存在脉冲，如无存在脉冲，循环执行本步骤，否则进入下一步骤；
7、AT89C51接收到DS 1820应答，向总线发送SEARCH ROM命令，进入二叉树查询子程序（该二叉树查询算法及其子程序的软件编写非常复杂）。查询总线上所有的DS 1820以及它们的ROM码，并将ROM码记录入数据暂存存储器；
8、AT89C51向总线发送复位脉冲后释放总线，然后向总线发送SKIP ROM命令并释放总线，所有总线上的DS 1820进入等待监听状态；
9、AT89C51向总线发送CONVERT T命令并延时1～2秒钟，所有的DS 1820进行温度转换，并将结果存入存储器；
10、AT89C51向总线发送复位脉冲，收到响应存在脉冲后，向总线发送MATCH ROM命令；
11、 AT89C51向总线发送1个ROM编码，符合该ROM码的DS 1820继续响应，其余的DS 1820停止响应；
12、AT89C51向总线发送READ SCRATCHPAD命令并释放总线；
13、DS 1820向总线发送存储器里存放的温度转换结果；
14、AT89C51将接收到的结果转换成十进制，并通过LED数字显示管显示出来；
15、系统是否已经完成所有的DS 1820温度读取，如未完成，程序返回至步骤10进入下一个传感器的温度读取。如已经完成，则返回至步骤8。
说明：
当系统进入温度监测运行之后，是无法再进入读ROM操作的。如果此时用户想测定某个DS 1820的值，就需要将切换跳线切换至读ROM操作模式。
系统每次重启进入温度监测运行模式之后，都要重新搜索总线上DS 1820的ROM码。所以，如果在系统重启之前改变总线上的DS 1820 ，那么系统就会重新为DS 1820排序和编号。用户在每次重启的时候都需要注意这个问题。要看看总线上的DS 1820是否有变动。如果有变动，就必须重新为这些DS 1820的编号做记录。
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反过来说，如果系统总线上的DS 1820发生变动，就必须重启系统。重新搜索、排序DS 1820的ROM码，以保证DS 1820的编号的正确性。
5.3 一线总线协议的软件实现
一线总线协议实现的基础是三种I/O操作，分别是总线复位脉冲、读时序和写时序。与之直接相关的子程序分
