【正文】 DS18B20 在沒有外部電源下具有操作能力。在寄生電源模式時(shí)給設(shè)備提供電源。 DS1B820 內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。并且多個(gè) DS1820 可以并接到多個(gè)地址線上與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。其中 +3V 主要是為單片機(jī)最小系統(tǒng)供電， 12V 和 5V 主要是為各種芯片供電。第三部分是射極跟隨器。交流電壓采樣電路采樣電壓范T1B Y Q~ 22 0 VK12 4V J D Q321411U 5 AT L 0 8 4R21 00 kR36 .2 kR41 5kR51 0kR61 0kR71 0kR851C 1 12 20 uC 1 25 1pD2 D3 321411U 6 AT L 0 8 4+3V+ 3V+12v+12v12v12VP 6. 1~ 22 0 VU 1 0D T 5 0PR 1 65 00 1 2 V + 12 VI霍爾傳感器 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） １３ 圍 5V~+5V，則 R11= U/ In2 =5V/50mA=100 ?。 圖 3 電流檢測(cè)電路 電壓檢測(cè)電路 電壓轉(zhuǎn)換電路通過霍爾電壓 傳感器 CHV50P 實(shí)現(xiàn)。 如外圍電路功率比較小時(shí) , 使用JTAG 提供的內(nèi)部電源即可。 具有 JTAG 接口的芯片 , 相關(guān) JTAG 引腳的定義為 : TCK 為測(cè)試時(shí)鐘輸入 。 低速晶體振蕩器 (LFXT1)滿足了低功耗及使用 。在這里采用簡單的由電阻、電容、二極管構(gòu)成的 RC復(fù)位電路。時(shí)鐘模塊為 MCU提供時(shí)鐘源， JTAG接口用于單片機(jī)程序調(diào)試和仿真 ； 串口 0 (USART0)通過 MAX232模塊進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換連接到 PC用于調(diào)試嵌入式軟件；電源模塊為 MCU和各外圍模塊提供電源。 考慮到此電路具有的功能多，且操作繁多，經(jīng)計(jì)算采用 4*4 行列式 鍵盤。 報(bào)警電路：報(bào)警電路大體分為聲報(bào)警、光報(bào)警和聲光報(bào)警三種。 CC1000采用鎖相環(huán)技術(shù)，發(fā)射頻率是通過內(nèi)部的頻率合成器來配置的，可配置的范圍為300～ l000MHz，適合應(yīng)用跳頻協(xié)議，一般可配出 10或 20個(gè)頻點(diǎn)，該芯片靈敏度為一 109dBm，并可自動(dòng)校準(zhǔn)，可編程輸出功率為一 2 0dBm ～ +10dBm，通信速率可達(dá) 78． 6Kbps。由于采用了晶體振蕩和 PLL合成技木，頻率穩(wěn)定性極好；采用 FSK調(diào)制和解調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)。 無線收發(fā)模塊的方案設(shè)計(jì) 伴 隨著短距離、低功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成熟， 無線 數(shù)據(jù)傳輸 被越來越多地應(yīng)用到新的領(lǐng)域。 此電路具有以下特點(diǎn)： 低功耗、靜態(tài) 功耗（ 50uA）；寬電壓范圍（ DC ）；可重復(fù) /不可重復(fù)觸發(fā)方式選擇；使用簡單、電源 + 信號(hào)輸出；感應(yīng)距離遠(yuǎn)，約 7米；感應(yīng)角度為 110176。這個(gè)使用通過 IOA IOAIOA IOA7 依次選通，選擇最接近參考值的電壓作為判斷電壓。但其在還原性介質(zhì)中，特別是高溫易從氧化物中還原出來的氣體所污染，改變它的電阻與溫度關(guān)系，此外其電阻溫度系數(shù)小，價(jià)格較高。 銅熱電阻主要應(yīng)用于測(cè)量 50～ 150℃ 范圍內(nèi)的場合。符合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以此傳感器比較可行。雖然 傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號(hào)處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對(duì)較差，測(cè)量溫度的準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)的精度差。 控制電路 ：控制電路包括 自動(dòng)控制 、 報(bào)警控制 、 開關(guān)電路 、 燈光控制 、 定時(shí)控制 、 溫控電路 、 繼電器控制 、 晶閘管控制 、 電機(jī)控制 等。 基于以上的比較和 MSP430 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ，我選擇 MSP430 單片機(jī)作為本課題的 控制 處理器。其中，看門狗可以使程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可設(shè)計(jì)出 A/D 轉(zhuǎn)換器； 16 位定時(shí)器（ Timer A 和 Timer B ）具有捕獲 /比較功能，大量的捕獲 /比較寄存 器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、 PWM 等；有的器件 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ５ 更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，最多達(dá) 6*8 條 I/O 口線； P0、 P P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 12/14 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件 IIC 串行總線接口實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（ DMA）模塊。16 位的數(shù)據(jù)寬度、 125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如 FFT 等）。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。但是如何實(shí)現(xiàn)在線編程還是一個(gè)很大的問題。正常情況下消耗的電流為 24mA，在待機(jī)狀態(tài)下，其耗電電流仍為 3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到 2V，但是為了保存內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)，還需要 提供約 50uA 的電流。 MSP430 系列單片機(jī)是美國德州儀器 (TI)1996 年開始推向市場的一種 16 位超低功耗的混合信號(hào)處理器 (Mixed Signal Processor)。 MOTOROLA 是世界上最大的單片機(jī)廠商，品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多是其特點(diǎn)。從圖中可看出，該電路的主要組成包括檢測(cè)電路（電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)）、控制電路、溫度檢測(cè)電路、人體檢測(cè)電路、無 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２ 線收發(fā)模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、日歷時(shí)鐘電路、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、顯示電路、報(bào)警與保護(hù)電路及輔助電源等。 現(xiàn)在電能越來越緊張，社會(huì)各界都越來越重視安全用電與節(jié)約用電，家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越重視環(huán)保節(jié)能。開發(fā)智能用電相關(guān)產(chǎn)品不僅能夠滿足人們生活的需要，對(duì)整個(gè)社會(huì)信息化進(jìn)程的推動(dòng)作用也不可忽略。 市場上各種各樣的電器產(chǎn)品越來越多， 家電的種類繁 多在帶給人們方便的同時(shí)也帶來了安全隱患。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 題 目： 智能用電管理器設(shè)計(jì) 所 屬 系： 自動(dòng)化技術(shù)系 班 級(jí)： 電子 0921班 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 本文主要介紹 一款智能用電管理器。 從而產(chǎn)生了用電控制器， 用電控制器幫助人們解決了許多繁瑣的問題 。今后的用電管理器會(huì)越來越智能化、人性化，會(huì)為用戶提供更多的信息，比如可以提供用電情況，便于用戶的使用；又 例如可以根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運(yùn)行，這樣可以節(jié)約電量，比如將智能用電管理器用在飲水機(jī)上，可以根據(jù)飲水機(jī)周圍環(huán)境中有無人員來控制飲水機(jī)在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)是否運(yùn)行。但是現(xiàn)在的用電設(shè)備上的控制器不能夠時(shí)時(shí)監(jiān)控用電設(shè)備運(yùn)行情況，不能根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運(yùn)行，不能夠反映出用電情況，起不到節(jié)能、環(huán)保的作用。在這一系統(tǒng)中，檢測(cè)電路由電壓檢測(cè)電路與電流檢測(cè)電路組成，主要是檢測(cè)供電線路的電壓與電流的輸出情況，并通過 A/D 送給單片機(jī)處理，再由 D/A 送給控制電路控制；溫度檢測(cè)電路由溫度傳感器與信號(hào)調(diào)理電路組成，將采集的信號(hào)通過 A/D 送給單片機(jī)處理，同時(shí)鍵盤可以設(shè)定溫度；人體檢測(cè)電路、無線收發(fā)模塊都是將采集的信號(hào)通過 A/D 送給單片機(jī)處理；日歷時(shí)鐘電路可以產(chǎn)生時(shí)間通過顯示器顯示，并能由鍵盤來設(shè)定；報(bào)警與保護(hù)電路可以保證用電時(shí)的電壓、電流的穩(wěn)定，在出現(xiàn)故障 時(shí)起保護(hù)作用，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示用戶排除故障；控制電路的信號(hào)來自于單片機(jī)，用來控制輸出穩(wěn)定的電壓、電流及其他相應(yīng)的控制；輔助電源為系統(tǒng)元器件提供電源；單片機(jī)主要是接收信號(hào)、處理信號(hào)和輸出信號(hào)。在 8 位 單片 機(jī)方面有 68HC05 和升級(jí)產(chǎn)品 68HC08。稱之為混合信號(hào)處理器，主要是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供 “單片 ”解決方案。而 MSP430 系列單片機(jī)在低功耗方面的優(yōu)越之處，則是 89C51 系列不可比擬的。對(duì)于 MSP430 系列而言，由于引進(jìn)了 Flash 型程序存儲(chǔ)器和 JTAG 技術(shù)，不僅使開發(fā)工具變得簡便，而且價(jià)格也相對(duì)低廉，并且還可以實(shí)現(xiàn)在 線編程。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。 MSP430 系列單片機(jī)的中斷源較多，并 且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。MSP430 系列單片機(jī) 的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。 檢測(cè)電路和控制電路的方案設(shè)計(jì) 在這一系統(tǒng)中，檢測(cè)電路由電壓檢測(cè)電路與電流檢測(cè)電路組成。由于是控制交流電的信號(hào)，所以此次采用 繼電器控制 。 所以不采用此方案。 AD590 具有較高精度和重復(fù)性（重復(fù)性優(yōu)于 ℃ ）其良好的非線性可以保證優(yōu)于 177。銅容易容易提純、加工，價(jià)格便宜，復(fù)制性能好而且電阻溫度系數(shù)大，溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高。因此，主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)和高精度溫度測(cè)量。 該電路可以避免可見光帶來的干擾，效果不錯(cuò)。所以此方案可采用。與有線通信方式相比，無線通信 以其不需鋪設(shè)明線，使用便捷等 一系列優(yōu)點(diǎn)， 在現(xiàn)代通信領(lǐng)域占據(jù)重要地位。 nRF401的 ANTI和 ANT2引腳是接收時(shí)低噪聲接收放大器 LNA的輸入，以及發(fā)送時(shí)發(fā)射功率放大器 PA的輸出。 CC1000的主要工作參數(shù)可由一個(gè)串行接口編程設(shè)定，使用非常方便并且具有靈活性。此次采用聲光報(bào)警電路。 3 單元電路設(shè)計(jì) MSP430 單片機(jī)最小系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) MSP430系列單片機(jī)種類很多，此次我選用 MSP430F169單片機(jī)。下面我將對(duì)各模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)使用證明 , 其復(fù)位邏輯是可靠的。 LFXT1振蕩器默認(rèn)工作在低頻模式，即 ，也可以通過外接 450kHz～ 8MHz 的高速晶體振蕩器或陶瓷諧振器工作在高頻模式。 TDI 為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入 , 數(shù)據(jù)通過 TDI 引腳輸入 JTAG 接口 。 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） １１ 圖 2 MSP430F169 單片機(jī)最小系統(tǒng) 檢測(cè)電路 、 控制電路 和輔助電源 的設(shè)計(jì) 電流檢測(cè)電路 傳感器選擇霍爾電流傳感器 DT50P，它的性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。 CHV50P 型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測(cè)量直流、交流和脈動(dòng)電壓或小電流。 由于電阻 R11 消耗功率比較小，電阻 R11 選擇上對(duì)功率沒有特 殊的要求。第四部分是箝位限幅電路，保證采樣信號(hào)的幅值在 0~ 之間。 220V 交流電通過變壓器變壓，然后經(jīng)過整流濾波，再由三端穩(wěn)壓 7812 和 7912 產(chǎn)生 +12V和 12V 的電壓信號(hào)，再經(jīng) 7805 和 7905 變換成 +5V 和 5V。由于每一個(gè) DS1820 出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號(hào)并存入其 ROM 中，因此 CPU 可用簡單的通信協(xié)議就可以識(shí)別，從而節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值就 增加 1℃計(jì)數(shù)器所需的技術(shù)個(gè)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。 VCC 為可選的電源電壓腳， VCC 在寄生電源模式時(shí)必須接地。電源由總線為高電平時(shí) I/O 腳上的上拉電阻提供（寄生供電模式） ,此時(shí) Vcc 腳接地。由于每一設(shè)備有唯一的編碼，連在一條總線上可被訪問的器件數(shù)實(shí)際上是無限的。 I/O 為數(shù)據(jù)輸入輸出，漏極開路 1 線接口。 DS18B20 測(cè)溫溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)溫技術(shù)。以后計(jì)數(shù)器 1 每一個(gè)循環(huán)地預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。 采用 集成溫度傳感器 方法一采用 DS18B20 DS1820 溫度傳感器的概述： DS1820 數(shù)字式溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同的是，它可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換 成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，并且根據(jù)具體 要求，通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9 位的溫度讀數(shù)。 K12 4V J D Q321411U 8 AT L 0 8 4321411U 9 AT L 0 8 4R 1 0 1 0kR 1 11 00R 1 21 0kR 1 31 0kR 1 41kR 1 51 0