【正文】 c b a 按照表 31格式， 8 段 LED 顯示器的字型碼如表 32所示。 表 32 8 段 LED 顯示器部分字型碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽(yáng)極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽(yáng)極段碼 0 3FH C0H 6 7DH 82H 1 06H F9H 7 07H F8H 2 5BH A4H 8 7FH 80H 3 4FH B0H 9 6FH 90H 4 66H 99H “滅” 00H 88H 5 6DH 92H ? ? ? 注：段碼是相對(duì)的，它由個(gè)字段在字節(jié)中所處的位決定。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，以上表格用來(lái)參考。 二 .LED 顯示器工作原理 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。 靜態(tài)顯示方式 [7] 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)， 相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或 截止 。這種顯示方式的每一個(gè) 8 段 顯示器需要一個(gè) 8位輸出口控制。 如圖 38用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 靜態(tài)顯示方式接口 AT89C51單片機(jī) 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 圖 38 用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 靜態(tài)顯示方式接口 動(dòng)態(tài)顯示方式 所謂的動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。 在多位 LED顯示時(shí) ,為簡(jiǎn)化硬件電路 ,節(jié)省 I/O 口資源 ,通常將所有位的段碼 線(xiàn) 相應(yīng)的并聯(lián)在一起 ,由一個(gè) 8 位 I/O 口控制 ,而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線(xiàn)控制 ，形成各位的分時(shí)選通。 如圖 39用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 動(dòng) 態(tài)顯示方式接口。 圖 39 用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 動(dòng)態(tài)顯示方式接口 其中 7407 是同 相 器集成塊，其 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如圖 310， 它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管的。 在使用動(dòng)態(tài)顯示電路的時(shí)候，由于各位的段碼線(xiàn)并聯(lián)， 8 位 I/O 口輸出的段碼對(duì)各個(gè)顯示位來(lái)說(shuō)都是相同的 。因此，要在同一時(shí)刻，如果各位的位選線(xiàn)都處于選通狀態(tài)的話(huà)，那兩位 LED 將顯示相同的字符。若要各位 LED 能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線(xiàn)處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，圖 310 集成塊 7407的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 段碼線(xiàn)上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。這樣，在同一時(shí)刻 2 位 LED 中只有選通的那一位顯示出字符，而其它的 LED 則是熄滅的。同樣，在下一 時(shí)刻，只讓下一位的位選線(xiàn)處于選通狀態(tài)。也就是說(shuō)在同一時(shí)刻只有選通位才能顯示出相應(yīng)的字符，而其它位是熄滅的。如此循環(huán)下去就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是不在同一時(shí)刻出現(xiàn)的，但由于 LED 顯示器的余輝和人眼的“視覺(jué)暫留”作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成“多位同時(shí)亮”的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。 這是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面我就來(lái)介紹一下 LED 顯示器動(dòng)態(tài)顯示的軟件 子程序清單 （以圖 39 共陰極 2 位 LED 顯示器為例） ： 見(jiàn)附 錄 四 （ 本設(shè)計(jì)就是采用這種方式顯示 ）。 按鍵部分 的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)接口 技術(shù) [8] 鍵盤(pán)是一組按鍵組合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由專(zhuān)用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼或鍵值的稱(chēng)為編碼鍵盤(pán)?？寇浖R(shí)別的稱(chēng)為非編碼鍵盤(pán)。本設(shè)計(jì)使用非編碼鍵盤(pán)，下面主要介紹非編碼鍵盤(pán)的原理、接口技術(shù)和程序設(shè)計(jì)。 一 .鍵盤(pán)工作原理 鍵盤(pán)中每個(gè)按鍵都是一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān)電路，如圖 311所示。 當(dāng)按鍵 K未被按下時(shí)， 輸入高線(xiàn)平；當(dāng) K閉合時(shí)， 輸入低電平。通常按鍵所用的開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)端來(lái)、閉合時(shí)，電壓信號(hào)波形如 圖 312所示。由于機(jī)械觸 點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定的接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，如圖 312 所示。抖動(dòng)的時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為 5～10ms。按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒。 按鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保 CPU 對(duì)按鍵的一次閉合僅做一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)，讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別鍵號(hào)；圖 311 按鍵電路 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 當(dāng)鍵釋放穩(wěn)定后，再做處理。按鍵的抖動(dòng)，可用硬件或軟件兩種方法消除。本設(shè)計(jì)使用的是軟件。 如果按鍵較 多，常用軟件方法去抖動(dòng)，及檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生 5～10ms 的延時(shí)；讓前沿抖動(dòng)消失后，再一次檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平則確定真正有鍵按下。 當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要經(jīng)過(guò)5～ 10ms 的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后，才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。 二 .獨(dú)立式按鍵 鍵盤(pán)可分為獨(dú)立連接式和行列式（矩陣式）兩類(lèi)， 本設(shè)計(jì)使用的是獨(dú)立連接式，所以這里只介紹獨(dú)立連接式。 獨(dú)立式按鍵是指各按鍵相互獨(dú)立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)，如圖 313 所示。這是最簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，該電路為查詢(xún)方式電路。 當(dāng)任何一個(gè)鍵按下時(shí)，與之相 連的輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)即被清 0（低電平），而平時(shí)該線(xiàn)為 1（高電平）。要判別是否有鍵按下，用單片機(jī)的位處理指令十分方便。下面列出以圖313 為例的按鍵子程序：見(jiàn)附 錄 五 。 前向通道 的設(shè)計(jì) 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的發(fā)展 美國(guó) Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 一線(xiàn)總線(xiàn) 接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專(zhuān)利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線(xiàn)總線(xiàn)獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè) 量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮 “ 一線(xiàn)圖 312 鍵按下和釋放時(shí)的電壓波形 圖 313 獨(dú)立式鍵盤(pán) 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 總線(xiàn) ” 的優(yōu)點(diǎn)。目前 DS18B20 批量采購(gòu)價(jià)格僅 10 元左右。 DS18B20 的主要特性 [9] （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線(xiàn)供電 。 （ 2）獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 （ 5）溫 度 范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177?！?。 （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 。 （ 7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 （ 8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線(xiàn)總線(xiàn) 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 。 （ 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 的外形 、 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 及引腳定義 一 .DS18B20 的外形及管腳排列 。 如圖 314所示 圖 314 DS18B20 的外形及管腳排列 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 二 .DS18B20 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖 315 所示 圖 315 DS18B20 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 三 .DS18B20 引腳定義： （ 1） DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； （ 2） GND 為電源地線(xiàn)； （ 3） VDD 為外界供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地）。 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測(cè)溫原理如圖 316所示。 圖 316 DS18B20 測(cè)溫原理 計(jì)數(shù)器 1 加 1 低溫系數(shù)晶振振 停止 ＝ 0 計(jì)數(shù)器 2 高溫系數(shù)晶振 溫度寄存器 ＝ 0 LSB 置位 /清除 斜率累加 器 預(yù)置 比較 預(yù)置 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 圖 316中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖 33中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值 [9]。 一 .DS18B20 有 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 : （ 1） 光刻 ROM 中 的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的 ,他可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 64為光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始八位（ 28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 （ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就 可以實(shí)現(xiàn)一根總線(xiàn)上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表 達(dá)，其中S為符號(hào)位。 DS18B20 溫度值格式表 如表 33所示 表 33： DS18B20 溫度值格式表 LS Byte bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 BS Byte bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 S S S S S 26 25 24 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位 是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 例如：＋ 125℃的數(shù)字輸出為 07D0H, ＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H, － ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH，－ 55 ℃的數(shù)字輸出為 FC90H。如實(shí)際溫度值單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 十進(jìn)制與傳感器輸出二進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)表 34所示 表 34 實(shí)際溫度值十進(jìn)制與傳感器輸出二進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)表 注： The poweron reset value of the temperature register is ＋ 85℃ （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的 內(nèi)部 存儲(chǔ)器 包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可 電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和第溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 （ 4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如表 35所示 ： 表 35 ：配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低 5位一直都是 1， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)不要去改動(dòng)。 R1和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如表 36 所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12位） 表 36:溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 Temperature Digital Output （ Binary） Digital Output (Hex) ＋ 125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H ＋ 85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H ＋ ℃ 0000 0001 1001 0001 0191H ＋ ℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H ＋