《单片机原理及应用》课件第5章.ppt

连接单总线的总线电缆是有限制的。当采用普通信号电缆传输时,通信距离不超过50m;采用双绞线带屏蔽电缆时,正常通信距离可达150m;当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时,正常通信距离可进一步加长。2)总线通信协议总线通信协议是软件设计的任务。总线通信协议保证了数据的可靠传输,任一时刻单总线上只能有一个控制信号或数据。一次数据传输可分为四个操作步骤:①初始化;②传送ROM命令;③传送RAM命令;④数据交换。单总线上所有的处理都从初始化开始。初始化时序是由一个复位脉冲(总线命令者发出)和一个或多个从者发出的应答脉冲组成的。应答脉冲的作用是:从器件让总线命令者知道该器件是在总线上的,并做好开始准备。应答脉冲的信号波形如图5.28所示。当总线命令者检测到某器件存在时,首先发送如表5.4所示ROM功能命令中的一个命令。当成功执行后,总线命令者可发送任何一个可使用的命令来访问存储和控制,进行数据交换。表5.4DS18S20的ROM命令3)总线信号单总线传送的数据或命令是由一系列时序信号组成的。单总线上共有4种时序信号,如图5.28所示。各器件的数据手册对这4种波形参数都做了具体要求,设计中应保证指令执行时间小于或等于时序信号的最小时间。这部分软件必须用单片机的汇编语言进行编程,以确保严格的时间关系。2.51单片机与单总线器件的接口技术下面以带有单总线接口的数字温度传感器DS18S20构建分布式温度测控系统为例,说明单总线系统的接口技术。1)DS18S20温度传感器简介DS18S20是美国Dallas公司生产的单总线数字温度传感器,在内部使用了在板(ONBOARD)专利技术,全部传感器及转换元件电路集成在形如一只三极管的集成电路内,图5.29DS18S20封装图封装如图5.29所示。DS18S20具有如下的主要特性。·温度测量范围为-55～+125℃,固有测温分辨率为0.5V;·测量结果以9位数字量方式进行串行传送;·用户可设置报警温度的上下限;·在使用中不需要任何外围器件。该温度传感器采用了与众不同的原理,是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系,通过对振荡周期的计数来实现温度测量。为了扩大测温范围和提高分辨率,使用了一个低温系数振荡器和一个高温系数振荡器分别进行计数,并采用了非线性累加器等电路来改善线性。故DS18S20具有良好的特性,而且售价低廉。DS18S20测量温度值与输出二进制数码的对应关系如表5.5所示。表5.5DS18S20温度与输出关系表2)51单片机与DS18S20的连接利用51单片机I/O口中的任一位都可以与单总线进行双向数据传送,通过单总线可以方便地构建分布式单片机测控系统。为保证在有效的DSl8S20周期内提供足够的电流,用一个MOSFET管和51单片机的一个I／O口线(P1.0)来完成对DSl8S20总线的上拉。采用寄生电源供电时,VDD必须接地。在此系统中采用51单片机的P1.1口作发送口TxD,P1.2口作接收口RxD。由于读／写在操作上是分开的,故不存在信号竞争问题。51单片机与DS18S20的连接如图5.30所示。图5.3051单片机与DS18S20温度检测接口图工作过程是：51单片机首先发复位DS18S20的负脉冲,接着收DS18S20的应答脉冲,这时51单片机再发ROM命令(33H),最后发存储和控制命令。DS18S20的存储器由便笺式RAM和非易失性电擦写EERAM组成,后者用于存储TH和TL的值。数据先写入RAM,经校验后再传给EERAM。便笺式RAM占9字节,包括温度信息(第1、2字节),TH、TL值(第3、4字节),计数寄存器(第7、8字节),CRC(第9字节),第5、6字节不用。3)DS18S20的执行序列①初始化(发一个不少于480μs的低电平脉冲);②执行ROM命令,主要用于寻址;③执行DS18S20的存储控制命令,用于转换和读数据;④DS18S20的I／O信号有复位脉冲、应答脉冲、写0、读0、写1和读1等几种,除应答脉冲由DS18S20发出外,其余都由主机发出。依据上述过程可画出程序框图如图5.31所示,可依据框图及实际调试使用过程写出具体程序。图5.31单片机采样程序框图其中,SLAW为外围器件寻址字节(写)。按照上述操