【正文】 存器被預(yù)置在 55 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直 到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS18B20的測溫原理。 另外，由于 DS18B20單線通信功能是分時完成的，他有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 各種操作的時序圖與 DS1820相同， 。 、 DS18B20 與單片機的典型接口設(shè)計 以 MCS51 單片機為例， 圖 39 中采用寄生電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管和 89C51 的 來完成對總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 μs。采用寄生電源供電方式是 VDD 和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送 接收口必須是三態(tài)的。主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個步驟：初始化、 ROM操作指令、存儲器操作指令。假設(shè)單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為 12 MHz，根據(jù) DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫 3 個子程序： INIT 為初始化子程序， WRITE 為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序， READ 為讀數(shù)據(jù)子 6 程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始，實際在實驗中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個上拉電阻 kΩ,另外 2 個腳分別接電源和地 。 4． 系統(tǒng)硬件設(shè)計 與方案選擇 單片機電路 時鐘電路 時 鐘系統(tǒng)是單片機的心臟 ，各部分都 以 時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片記得速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有內(nèi)部時鐘和外部時鐘兩種。 CPU的時鐘振蕩信號有兩個來源：一是采用內(nèi)部振蕩器，此時需要在 XTAL1和 XTAL2腳連接一只頻率范圍為 — 12MHZ的晶體振蕩或陶瓷振蕩器及兩只 30pf電容。二是采用外部振蕩，此時應(yīng)將外部振蕩器的輸出信號接至 XTAL1腳，將 XTAL2腳浮空。 本次設(shè)計中采用的是內(nèi)部振蕩器，頻率為 12MHZ的晶體振蕩器及 30pf的 瓷片電容。如圖 41所示 。 圖 41 時鐘電路 復(fù)位是指在規(guī)定的條件下，單片機自動將 CPU以及與程序運行相關(guān)的主要功能部件、 I/O口等設(shè)置為確定初始狀態(tài)的過程。如果電路參數(shù)不符合規(guī)定的條件或干擾導(dǎo)致單片機不能正確的復(fù)位，系統(tǒng)將無法進(jìn)行正常的工作，因此，復(fù)位電路除了要符合廠家規(guī)定的參數(shù)外，還要濾除可能的干擾。 AT89C51單片機內(nèi)部有一個由施密特觸發(fā)器等組成的復(fù)位電路。復(fù)位信號是從其 9腳，即 RST腳輸入的。 AT89C51單片機規(guī)定，當(dāng)其處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器工作穩(wěn)定 后，在 RST端有從高電平到低電平，且高電平時間大于兩個機器周期的復(fù)位信號時， CPU將完成對系統(tǒng)的復(fù)位。有兩點需要注意：一、復(fù)位信號是高電平有效，二、高電平的保持時間必須大于兩個機器周期，可見高電平保持時間與振蕩頻率有關(guān)。 本次設(shè)計中采用上電復(fù)位電路，上電復(fù)位是指在系統(tǒng)上電時， RST端自動產(chǎn)生復(fù)位所需要的信號將單片機復(fù)位，本次設(shè)計中的上電復(fù)位電路如圖所示。上電時， RST端高電平的維持時間取決于 R(1k)和C(47uF)的值。要使單片機可靠的復(fù)位，設(shè)計中使其維持的時間足夠長。 電路如圖 42. 按鍵電 路 系統(tǒng)要能設(shè)置溫度，就要有外部設(shè)備。這里我選用按鍵設(shè)備來完成調(diào)節(jié)所需的設(shè)備。 因為 本系統(tǒng)只需四個 按 鍵 ，所以 采用獨立式按鍵電路 每個鍵單獨占有一根 I/O接口線，每個 I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。 按鍵一端接高電平后通過一個 1K電阻直接接入單片機 I/O口中分別接入單片機的,四個 I/O口中，另一端接地，按鍵響應(yīng)是 I/O從高電平變?yōu)榈偷皖l。 電路如圖 43所示 7 圖 42 復(fù)位電路 圖 43 鍵盤電路 4． 2 繼電器控制電路 為了能通過溫度的變化來調(diào)節(jié)大棚的溫度，這里我選用了繼電器， 單片機可以通過繼電器實行低壓控制高壓，中壓，低壓電路。是一個很好的開關(guān)器件。 本 次系統(tǒng)采用的是 5V低 電 壓 控制 220V 的 繼電器。 電路說明：繼電器接電源控制的兩端分別接上 5V電源，和一個三極管，通過單片機的 I/O 電路的高低電平來控制 9012 的導(dǎo)通與截至，從而控制繼電器的吸合， 這里繼電器與單片機的接口問 P2.和 , 兩口 電路如圖 44 8 圖 44 繼電器電路 顯示電路 ? 方案一：采用動態(tài)顯示 這種工作方式是分時輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各個數(shù)碼管輪流導(dǎo)通。當(dāng)所有數(shù)碼管依次顯示一遍后，軟件控制循環(huán)，使每位顯示器分時點亮。這種方式不但能提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，并且由于各個數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，因而大大簡化了硬件線路。 各個數(shù)碼管雖然是分時輪流通電，但由于發(fā)光數(shù)碼管具有余輝特性及人眼具有視覺暫留作用，所以適當(dāng)選取循環(huán)掃描頻率時，看上去所有數(shù)碼管是同時點亮的，察覺不出有閃爍現(xiàn)象。 ? 方案二：采用 靜態(tài)顯示 數(shù)碼管工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極點連接在一起接地或高電平。每位的段選線與一個 8位并行口相連。只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。該工作方式常采用串行口設(shè)定方式 0輸出，外接 74LS164移位寄存器構(gòu)成顯示電路。 這里我選用 靜態(tài)顯示 方案 電路如圖 45所示 4． 4 AT89C51 單片機芯片 方案一：采用 AT89C51芯片，它具有體積小、功耗小，容量大。含有中斷、定時 /計數(shù)器。本次設(shè)計沒有非常大的編程量，此芯片的容量已足夠。 方案二：采用 AT89S52芯片，它比起 80C51它增加了一個 16 位定時 /計數(shù)器 T2。 T2 與 T0和 T1有類似的功能，即可以作定時或計數(shù) 器使用，同時還增加了撲捉等新的功能，它的功能比其他兩個定時器更強，使用也比較復(fù)雜。 9 圖 45 顯示電路 （ 1個模塊） 圖 46 AT89C51芯片 4． 5 溫度傳感器 方案一： 熱敏電阻。 熱敏電阻 是用半導(dǎo)體材料制成的熱敏器件，它測量溫度是把電阻隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)系，再把熱敏電阻電壓值經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過軟件方法計算得到溫度值，再進(jìn)行顯示等處理。它的阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系，穩(wěn)定性和互換性較差，因此使用中是要進(jìn)行線性化處理的。線性化處理雖然能改 善熱敏電阻的特性曲線，但比較復(fù)雜。 方案二： DS18B20溫度傳感器 。 DS18B20 與單片機是單總線連接方式，它只定義了一根信號線，總線上的每個器件都能夠在合適的時間驅(qū)動它，相當(dāng)于把單片機的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、合為一根信號線對外進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且，它不再 經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，直接測得為數(shù)字量，簡化了許多工作量，電路也簡單可靠的多。 綜合上述，為了 簡化電路，經(jīng)濟實惠， 自動測量 等方面考慮 ，采用方案 二。 如下圖 47 10 圖 47 DS18B20芯片 、 電路總圖 綜合以上 各 電路模塊，及各模塊電路的使用功能。繪制出本系統(tǒng)的電路總圖，圖見附錄 48。此電路配合 AT89C51單片機芯片的編程可實現(xiàn)系統(tǒng)的全部功能， 圖 48 總電路原理圖 112233445566DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeBDate:2020418Sheet of File:G:\畢業(yè)\論文\SHEETCHDOCDrawn By:S1 S2 S3 S41kR61kR5VCC1kR41kR31 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dp9GNDabfcgdedp10NCLED2 RSTRXDT