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文档简介
外文文献及译文学院:电气与控制工程学院班级:测控技术与仪器1002班姓名:学号:指导老师:The
single-chip
microcomputer
is
the
culmination
of
both
the
development
of
the
digital
computer
and
the
integrated
circuit
arguably
the
tow
most
significant
inventions
of
the
20th
century
.These
tow
types
of
architecture
are
found
in
single-chip
microcomputer.
Some
employ
the
split
program/data
memory
of
the
Harvard
architecture,
others
follow
the
philosophy,
widely
adapted
for
general-purpose
computers
and
microprocessors,
of
making
no
logical
distinction
between
program
and
data
memory
as
in
the
Princeton
architecture.In
general
terms
a
single-chip
microcomputer
is
characterized
by
the
incorporation
of
all
the
units
of
a
computer
into
a
single
device.
ROM
is
usually
for
the
permanent,
non-volatile
storage
of
an
applications
program
.Many
microcomputers
and
microcontrollers
are
intended
for
high-volume
applications
and
hence
the
economical
manufacture
of
the
devices
requires
that
the
contents
of
the
program
memory
be
committed
permanently
during
the
manufacture
of
chips
.
Clearly,
this
implies
a
rigorous
approach
to
ROM
code
development
since
changes
cannot
be
made
after
manufacture
.This
development
process
may
involve
emulation
using
a
sophisticated
development
system
with
a
hardware
emulation
capability
as
well
as
the
use
of
powerful
software
tools.
Some
manufacturers
provide
additional
ROM
options
by
including
in
their
range
devices
with
(or
intended
for
use
with)
user
programmable
memory.
The
simplest
of
these
is
usually
device
which
can
operate
in
a
microprocessor
mode
by
using
some
of
the
input/output
lines
as
an
address
and
data
bus
for
accessing
external
memory.
This
type
of
device
can
behave
functionally
as
the
single
chip
microcomputer
from
which
it
is
derived
albeit
with
restricted
I/O
and
a
modified
external
circuit.
The
use
of
these
ROM
less
devices
is
common
even
in
production
circuits
where
the
volume
does
not
justify
the
development
costs
of
custom
on-chip
ROM;there
can
still
be
a
significant
saving
in
I/O
and
other
chips
compared
to
a
conventional
microprocessor
based
circuit.
More
exact
replacement
for
ROM
devices
can
be
obtained
in
the
form
of
variants
with
'piggy-back'
EPROM(Erasable
programmable
ROM
)sockets
or
devices
with
EPROM
instead
of
ROM.These
devices
are
naturally
more
expensive
than
equivalent
ROM
device,
but
do
provide
complete
circuit
equivalents.
EPROM
based
devices
are
also
extremely
attractive
for
low-volume
applications
where
they
provide
the
advantages
of
a
single-chip
device,
in
terms
of
on-chip
I/O,
etc.
,with
the
convenience
of
flexible
user
programmability.The
CPU
is
much
like
that
of
any
microprocessor.
Many
applications
of
microcomputers
and
microcontrollers
involve
the
handling
of
binary-coded
decimal
(BCD)
data
(for
numerical
displays,
for
example)
,hence
it
is
common
to
find
that
the
CPU
is
well
adapted
to
handling
this
type
of
data
.It
is
also
common
to
find
good
facilities
for
testing,
setting
and
resetting
individual
bits
of
memory
or
I/O
since
many
controller
applications
involve
the
turning
on
and
off
of
single
output
lines
or
the
reading
the
single
line.
These
lines
are
readily
interfaced
to
two-state
devices
such
as
switches,
thermostats,
solid-state
relays,
valves,
motor,
etc.Parallel
input
and
output
schemes
vary
somewhat
in
different
microcomputer;
in
most
a
mechanism
is
provided
to
at
least
allow
some
flexibility
of
choosing
which
pins
are
outputs
and
which
are
inputs.
This
may
apply
to
all
or
some
of
the
ports.
Some
I/
The
DS18B20
Digital
Thermometer
provides
9
to
12-bit
(configurable)
temperature
readings
which
indicate
the
temperature
of
the
device.
Information
is
sent
to/from
the
DS18B20
over
a
1-Wire
interface,
so
that
only
one
wire
(and
ground)
needs
to
be
connected
from
a
central
microprocessor
to
a
DS18B20.
Power
for
reading,
writing,
and
performing
temperature
conversions
can
be
derived
from
the
data
line
itself
with
no
need
for
an
external
power
source.
Because
each
DS18B20
contains
a
unique
silicon
serial
number,
multiple
DS18B20s
can
exist
on
the
same
1-Wire
bus.
This
allows
for
placing
temperature
sensors
in
many
different
places.
Applications
where
this
feature
is
useful
include
HVAC
environmental
controls,
sensing
temperatures
inside
buildings,
equipment
or
machinery,
and
process
monitoring
and
control.
The
block
diagram
of
Figure
1
shows
the
major
components
of
the
DS18B20.
The
DS18B20
has
four
main
data
components:
1)
64-bit
laser
ROM,
2)
temperature
sensor,
3)
nonvolatile
temperature
alarm
triggers
TH
and
TL,
and
4)
a
configuration
register.
The
device
derives
its
power
from
the
1-Wire
communication
line
by
storing
energy
on
an
internal
capacitor
during
periods
of
time
when
the
signal
line
is
high
and
continues
to
operate
off
this
power
source
during
the
low
times
of
the
1-Wire
line
until
it
returns
high
to
replenish
the
parasite
(capacitor)
supply.
As
an
alternative,
the
DS18B20
may
also
be
powered
from
an
external
3V
-
5.5V
supply.
Communication
to
the
DS18B20
is
via
a
1-Wire
port.
With
the
1-Wire
port,
the
memory
and
control
functions
will
not
be
available
before
the
ROM
function
protocol
has
been
established.
The
master
must
first
provide
one
of
five
ROM
function
commands:
1)
Read
ROM,
2)
Match
ROM,
3)
Search
ROM,
4)
Skip
ROM,
or
5)
Alarm
Search.
These
commands
operate
on
the
64-bit
laser
ROM
portion
of
each
device
and
can
single
out
a
specific
device
if
many
are
present
on
the
1-Wire
line
as
well
as
indicate
to
the
bus
master
how
many
and
what
types
of
devices
are
present.
After
a
ROM
function
sequence
has
been
successfully
executed,
the
memory
and
control
functions
are
accessible
and
the
master
may
then
provide
any
one
of
the
six
memory
and
control
function
commands.
单片机是数字计算机的开发和集成电路20世纪可以说是拖最显著的发明之大成体系结构,这些纤维束类型被发现在单芯片微型计算机。一些采用了哈佛结构的分割程序/数据存储器,别人遵守的理念,广泛适用于通用计算机和微处理器,使得程序和数据存储器之间没有逻辑的区别在普林斯顿体系结构。笼统的单芯片微型计算机,其特征在于通过计算机的所有单位纳入一个单一的设备。ROM是通常的永久性的,非应用程序的易失性存储器。不少微机和单片机用于大批量应用,因此,经济的设备制造要求的程序存储器的内容是在制造期间永久性的刻录在芯片中,这意味着严谨的方法,因为修改ROM代码不能制造之后发展。这一发展过程可能涉及仿真,使用硬件仿真功能以及强大的软件工具使用先进的开发系统。
一些制造商在其提供的设备包括的范围(或拟使用)用户可编程内存.其中最简单的通常是设备能够运行于微处理器模式通过使用一些输入/输出作为地址线额外的ROM选项和数据总线访问外部内存.这种类型的设备可以表现为单芯片微型计算机尽管有限制的I/O和外部修改这些设备的电路.小内存装置的应用是非常普遍的在永久性内存的制造中;但仍然可以在我节省大量成本I/O和其它芯片相比,传统的基于微处理器电路.更准确的ROM设备更换,可在与'形式变种背驮式'EPROM(可擦除可编程只读存储器)插座或存储器,而不是ROM器件。这些器件自然价格比同等ROM设备贵,但不提供完整的等效电路.EPROM的设备也非常有吸引力对于低容量应用中,他们提供的单芯片器件的优势,在以下方面的板载I/O等,在灵活的用户可编程带来的便利。CPU是很象微型电子计算机和微控制器的任何微电脑.许多微电脑和微控制器涉及到二进制编码(十进制处理(BCD)的数据为例)数字显示,因而,常常可以发现该CPU是很适合处理这种类型的数据。对设施良好与否进行的测试,设置和重置单个位的内存或I/O控制器的应用程序,也是常见的因为许多涉及打开和关闭的单输出线或在单线.这些线很容易连接到二进制的设备,如开关,恒温器,固态继电器,阀门,电机等。并行输入和输出的计划有所不同,在不同的微机,在大多数设立一个机制,至少选择让其中一些引脚输出,一些引脚输如是非常灵活的。这可能适用于所有或端口.有些I/O线直接连接到适当的设备,例如,荧光显示器,也可以提供足够的电流,使接口和其他设备直接相连.一些设备允许一个I/O端口,其他组件将作为系统总线配置为允许片外存储器和I/O扩展。这个设施是潜在有用的一个产品系列的发展,因为连续增强可能成为太上存储器,这是不可取的,不是建立在现有的软件基础上的。串行通信是指与终端设备的链接使用少量的通讯线.这种通讯也可利用特殊的接口连接功能芯片使几个微型机连在一起。双方共同异步同步通信方案要求的规则提供成帧(启动和停止)的信息。这可以作为一个硬件设施或U(拧)艺术(通用执行(同步)异步接收器/发送器)减轻处理器(和应用程序)的这种低层次的确费时.它也只需要选择一个波特率及其他可能的选择(停止位,奇偶校验等)和负载号码(或读取),串行发送器(或接收)的缓冲器.进行适当的格式的数据串行处理,然后由硬件电路完成。该DS18B20数字温度计提供9位至12位摄氏温度测量,并与非易失性用户可编程上下触发点报警功能。DS18B20的通信通过一个1-Wire总线,按照定义,只需要一个数据线(和地线)与中央微处理器通信。它具有-55°C至+125°C的工作温度范围,精确到±0.5°C在-10°C至+85°C。此外,DS18B20可以直接从数据线(“寄生电源”)获得电力,省去了外部电源。每个DS18B20都有一个唯一的64位序列码,它允许多个DS18B20s到相同的1-Wire总线上运行。因此,它是简单的使用一个微处理器来控制分布在大面积上许多DS18B20s。应用可以受益于这个功能包括HVAC环境控制,建筑物内部的温度监测系统,设备或机械,过程监测和控制系统。该DS18B20可以通过在VDD引脚上的外部电源供电,也可以在“寄生供电”模式,它允许DS18B20来没有本地外部电源正常工作。寄生电源是用于需要远程温度传感或应用程序非常有用非常空间受限。图1显示了DS18B20的寄生功率控制电路,其中“偷”的力量从1-Wire总线通过DQ针时总线高。失窃的主管权力的DS18B20在总线处于高,一些电荷存储在寄生电源电容(CPP)提供电源时,总线低。当DS18B20采用的是寄生供电模式,VDD引脚必须连接到地面。在寄生供电模式,在1-Wire总线和CPP能够提供足够的电流,以DS18B20的大多数操作,只要满足指定的时间和电压要求(见DC电气特性和AC电气特性)。然而,DS18B20从暂存存储器进行温度转换或复制数据时,EEPROM时,工作电流可高达1.5毫安。该电流可能会造成整个弱1-Wire上拉电阻不可接受的电压降,是更多的电流比可通过CPP提供。为了确保DS18B20的有足够的电源电流,就必须提供1-Wire总线强上拉每当温度转换正在发生或数据被复制暂存器到EEPROM中。这可以通过使用一个MOSFET直接拉路公交车到铁路如图4来完成。一个转换T[44H]或复制暂存器[后的1-Wire总线必须切换到的10μs内强上拉(最大)48小时]命令发出,而总线必须转换(tCONV时间)或数据传输(TWR=10ms)的持续时间高举的上拉。而拉启用没有其他活动可以采取的1-Wire总线上的地方。该DS18B20也可通过连接外部电源为VDD端子,如图5的传统方法提供动力。这种方法的优点是,不需要在MOSFET上拉,并在1-Wire总线空闲时,以过程中的温度转换时间进行其它流量。不建议使用寄生电源的温度高于100°C,因为DS18B20可能无法维持通讯由于能够在这些温度下存在较高的漏电流。对于应用中,这样的温度是可能的,强烈建议DS18B20由外部电源供电。在某些情况下,总线主机可能不知道总线上的DS18B20s是否是寄生虫供电或由外部供应。主需要这个信息来确定是否应在温度转换中使用的强大的总线上拉。要获得这些信息,主机可以发出跳过ROM[CCH]命令,接着读电源[B4H]命令后面加上一个“读时隙”。在读时隙,寄生虫供电DS18B20s将拉动总线低,外部供电DS18B20s会让总线仍然很高。如果总线被拉低,主人知道它必须在温度转换提供强上拉的1-Wire总线上。当你准备选择一个温度传感器,你不再局限于一个模拟输出或数字输出设备。现在有一个广泛选择的传感器类型,其中之一应该符合你的系统的需求。直到最近,市场
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