【正文】 再按一次設(shè)置鍵 K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵 K2，加一，按下“減”鍵 K3，減 1。 主程序流程圖如圖 44 所示。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。通過(guò)工具欄中的 p(從庫(kù)中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇 31 電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫(xiě)程序；在 source 菜單的 Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑 、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的Add/removesource files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。 Keil_c 軟件界面如圖 41 所示 29 圖 41 Keil_c 軟件界面 Protel99SE Protel99SE 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延 時(shí) 10~200 毫秒以避開(kāi)抖動(dòng)（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時(shí)結(jié)束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表 27 示低電平的時(shí)間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號(hào)。將常開(kāi)按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開(kāi)始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間 的電壓小于 時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是 0。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。在輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的位掃描過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫。 OE 端的操作不會(huì)影響鎖存器的狀態(tài)。 （ 7） 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。并且在時(shí)隙起始后的 15us 之內(nèi)采樣 總線的狀DS18B20 采樣 DS18B20 采樣 21 態(tài)。 DS18B20 器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。 時(shí)序圖見(jiàn)圖 316 所示。 （ 6） 延時(shí)等待。寫(xiě) 0 和 寫(xiě) 1 時(shí)隙如圖所示。忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于一個(gè)從機(jī)工作。 表 31 DS18B20 溫度與表示值對(duì)應(yīng)表 溫度 /℃ 二進(jìn)制 十六進(jìn)制 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +25. 0000 0001 1001 0001 0191H +10. 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 10. 1111 1111 0101 1110 FF5EH 25. 1111 1110 0110 1111 FF6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL字節(jié)內(nèi)容對(duì)照，若 TTH 或 TTL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。 LSB MSB LSB 按鍵輸入電路 LSB MSB 48 位序列號(hào) 8 位工廠代碼（ 10H） 8 位檢驗(yàn)CRC 圖 310 64 位 ROM 示意圖 17 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPROM。 封裝圖及內(nèi)部構(gòu)造，如下圖 37 和 38 所示 圖 37 DS18B20 外部結(jié)構(gòu)框圖 DDVC PPDQ結(jié)構(gòu)寄存器發(fā)生器8 位C RC下限寄存器TL上限寄存器TH溫度傳感器及單供電方式檢測(cè)接口總線內(nèi)部V DD光刻 R OM6 4位暫器存存寄存儲(chǔ)及控制邏輯高速圖 38 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 框圖 16 引腳功能介紹 NC:空引腳 ,懸空不使用 。 圖 36 為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過(guò)程。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。圖中電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5~30pF，典型值為 30pF。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 （ 2）工作頻率范圍： 0~40MHZ，相當(dāng)于普通 8051 的 0~80MHZ。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位I/O 口線， 看門(mén)狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯 1 改變?yōu)檫壿?0 或?qū)⑦壿?0 改變?yōu)檫壿?1 時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。 對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形的 優(yōu)點(diǎn)，這是 LED 數(shù)碼管無(wú)法比擬的。故本系統(tǒng)采用方案二。關(guān)于 DS18B20 的詳細(xì)參數(shù) 參看下面“硬件設(shè)計(jì)”中的器件介紹。 方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 作為感測(cè)溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)供單片機(jī)處理。具有對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，以保證工業(yè)儀器，測(cè)量工具，農(nóng)業(yè)種植的正常運(yùn)作，它的最大特點(diǎn)是能實(shí)時(shí)監(jiān)控周圍溫度的 3 高低，并能同時(shí)控制電機(jī)運(yùn)作來(lái)改變溫度。比如，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調(diào)，但在占中國(guó)大部分人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏（夏秋）交替時(shí)節(jié)，白天溫度依舊很高，電風(fēng)扇應(yīng)高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量，使人感到清涼；到了晚 上，氣溫降低，當(dāng)人入睡后，應(yīng)該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。而隨著溫度控制技術(shù)的發(fā)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音以及節(jié)省能源等，溫控風(fēng)扇越來(lái)越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。 本 設(shè)計(jì)為一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(cè)和顯示功能，系統(tǒng)采用STC89C51 單片機(jī)作為控制平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。利用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采集實(shí)時(shí)溫度，經(jīng)單片機(jī)處理后通過(guò) 三極管驅(qū)動(dòng)直流風(fēng)扇的電機(jī)。 隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)作控制的溫度控制系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)。雖然 風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動(dòng)換檔，睡著了就無(wú)能為力了，而普遍采用的定時(shí)器關(guān)閉的做法，一方面是定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短有限制，一般是一兩個(gè)小時(shí)；另一方面可能在一兩個(gè)小時(shí)后氣溫依 舊沒(méi)有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢(mèng)中熱醒而不得不起床重新打開(kāi)風(fēng)扇，增加定時(shí)器時(shí)間，非常麻煩，而且可能多次定時(shí)后最后一次定時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒；第三方面是只有簡(jiǎn)單的到了定時(shí)時(shí)間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單一功能，不能滿足氣溫變化對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。它的廣泛應(yīng)用和普 及給人們的日常生活帶來(lái)了方便。 5 VC CGND1DQ2VCC3U3DS18B 20R1310K 圖 22 DS18B20 溫度采電路 對(duì)于方 案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感， AD0809 也只有 8 位，所以顯示溫度也只能顯示到度，不能顯示到小數(shù)。 6 主控機(jī) 的選擇 方案一： 采用凌陽(yáng)系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器 ， 凌陽(yáng)系列單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。 顯示電路 方案一：采用數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴，驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。另外 STC89X51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。 （ 3） STC89C51RC 對(duì)應(yīng) Flash 空間： 4KB。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線 。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 STC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 ~12MHz 間選擇，典型值為 12MHz和 6MHz。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST(9)端與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。 圖 36 中斷響應(yīng)和處理過(guò)程 如果單片機(jī)沒(méi)有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。 VDD:可選電源腳 ,電源電壓范圍 3~。 高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)位 9 字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 212 所示。因此，可以用多個(gè) DS18B20 同時(shí)測(cè)得溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 44H溫度轉(zhuǎn)換指令。在寫(xiě) 0 時(shí)隙期間，微控制器在整個(gè)時(shí)隙中將總線拉低；而寫(xiě) 1 時(shí)隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時(shí)隙起始后 15us 之釋放總線。如果初始化成功則在 15～ 60ms 內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20返回的低電平 0，據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。 圖 316 寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序圖 具體步驟如下： （ 1） 數(shù)據(jù)線先置低電平 0。所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙 ，以便 DS18B20 能夠傳輸數(shù)據(jù)。 時(shí)序圖見(jiàn)圖 317 所示。 （ 8） 延時(shí) 6μ s。 表 32 74HC573 電氣參數(shù)表 74HC573 參數(shù) 74HC573 基本參數(shù) 電壓 ～ 驅(qū)動(dòng)電流 +/ mA 傳輸延遲 14 ns5V 74HC573 其他特性 邏輯電平 CMOS 功耗考量 低功耗或電池供電應(yīng)用 74HC573 封裝與引腳 SO20, SSOP20, DIP20, TSSOP20 74HC573 特 性 ： （ 1） 輸入輸出分布在芯片封裝的兩側(cè)，為微處理器提供簡(jiǎn)便的接口 （ 2） 用于微控制器和微型計(jì)算機(jī)的輸入輸出口 （ 3） 三態(tài)正相輸出，用于面向總線的應(yīng)用 （ 4） 共用三態(tài)輸出使 能端 （ 5） 邏輯功能與 74HC56 74HC373 相同 （ 6） 遵循 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) （ 7） ESD 保護(hù) 數(shù)碼管顯示電路 本電路的顯示模塊主要由一個(gè) 4 位一體的 7 段 LED 數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示測(cè)量到的 溫度及當(dāng)前的檔位 。但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，給人的印象就是一組穩(wěn)定顯示的數(shù)碼。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于 1，例如幾十，幾百）。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮? 時(shí)，基極電流都是 0）。一般判斷三極管是 否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉 Ic。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。當(dāng)讀出的值是 0 時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 Protel99SE是應(yīng)用于 Windows9X/2020/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和16 個(gè)機(jī)加工層。 2. Proteus 軟件所提供的元件資源 Proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。 對(duì)于總體執(zhí)行效果的