【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號(hào)均不相同。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X^8＋ X^5＋ X^4＋ 1）。 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)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20的目的。 圖 3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 3） DS18B20 引腳封裝如下圖 4 所示。 其中 GND 為電源地。 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端。 VDD 為外接供電電源輸入端。 圖 4 DS18B20 引腳封裝 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 （ 4） DS18B20 有兩種供電方式： 寄生電源強(qiáng)上拉供電方式 和 外部電源供電方式 。本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式。電路圖如下圖 5 所示。 圖 5 DS18B20 外部電源供電 (5) 16 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 FE6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H 。數(shù)據(jù)溫度表見表 1。 表 1 DS18B20 溫 度數(shù)據(jù)表 氣體傳感器 溫度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制 ） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H V C CDQG N DR84. 7KV C CD S 1 8 B2 0V C C河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 本設(shè)計(jì)采用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器。當(dāng)處于 200~300176。 C 溫度時(shí)，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當(dāng)與煙霧接觸時(shí)，如果晶粒間界處的勢(shì)壘受到該煙霧的調(diào)制而變化， 就會(huì)引起表而電導(dǎo)率的變化。利用這一點(diǎn)就可以獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧（如CH4 等）時(shí)，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時(shí)，二氧化錫半導(dǎo)體 又會(huì)自動(dòng)恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是 MQ2 型燃性氣體傳感器檢測(cè)可燃煙霧的原理。 （ 1） MQ2 型傳感器的一般特點(diǎn)如下： ① MQ2 型傳感器對(duì)天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度， 尤其對(duì)烷類煙霧更為敏感。 ② MQ2 型傳感器具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定， 響應(yīng)時(shí)間短，長(zhǎng)時(shí)間工作性能好。 ③ MQ2 型傳感器具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等。 ④ 電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬， 24V 以下均可；加熱電壓 5177。 。 MQ2 電路圖如圖 6 所示。 圖 6 MQ2 電路圖 （ 2） 自感應(yīng)器件 MQ－ 2 參數(shù) ，見下表 表 表 4。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 2 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 表 3 環(huán)境條件 表 4 靈敏度特性 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 Rs 敏感體表面電阻 3KΩ30KΩ (1000ppm 異丁烷 ) 探測(cè)濃度范圍 100ppm10000ppm 液化氣和丙烷 300ppm5000ppm 丁烷 5000ppm20200ppm 甲烷 300ppm5000ppm 氫氣 100ppm2020ppm 酒精 α(3000/1000) 異丁烷 濃度斜率 ≤ 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 20℃ 177。2 ℃ Vc:177。 相對(duì)濕度： 65%177。5% Vh: 177。 預(yù)熱時(shí)間 不超過 1小時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Vc 回路電壓 ≤15V AC or DC VH 加熱電壓 177。 V AC or DC RL 負(fù)載電阻 可調(diào) 1 RH 加熱電阻 31Ω177。3Ω 室溫 PH 加熱功耗 ≤900mW 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Tao 使用溫度 10℃ 50℃ Tas 儲(chǔ)存溫度 20℃ 70℃ RH 相對(duì)濕度 小于 95%RH O2 氧氣濃度 21%(標(biāo)準(zhǔn)條件 ) 氧氣濃度 會(huì)影響靈敏度特性 最小值大于２％ 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 轉(zhuǎn)換器 。 其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8 路模擬輸入信 號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 。 （ 1） 主要特性 ① 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 ② 具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 ③ 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs(時(shí)鐘為 640kHz 時(shí) )， 130μs（時(shí)鐘為 500kHz 時(shí)） 。 ④ 單個(gè) +5V 電源供電 。 ⑤ 模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 ⑥ 工作溫度范圍為 40～ +85 攝氏度 。 ⑦ 低功耗，約 15mW。 （ 2） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 。 圖 7 ADC0809 內(nèi)部框圖 （ 3） 外部特性（引腳功能） ① ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝 。 ADC0809 引腳圖如下圖 8所示。 下面說明各引腳功能。 ② IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 ③ 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 ④ ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址 輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 ⑤ ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 ⑥ START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 ⑦ EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ⑧ OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 ⑨ CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高 于 640KHZ。 ⑩ REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 ○11 Vcc：電源，單一 +5V。 ○12 GND：地。 2376 5184U?C A 3 11T2376 5184U?C A 3 11TI N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10 圖 8 ADC0809 引腳圖 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7218A ICM7218A 是 INTERSIL公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的通用 8 位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ,可與多種單片機(jī)接口使用。 ICM7218A 的輸出可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器 ,不需外接驅(qū)動(dòng)電路 ,工作電壓為 +5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,使用方便。同樣由單片機(jī)向 ICM7218A 寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部 RAM 寫數(shù)據(jù)一樣簡(jiǎn)單。 ICM7218A 芯片具有典型的 8 位并行數(shù)據(jù)接口，顯示數(shù)據(jù)和控制字都是通過這 8 位河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 數(shù)據(jù)接口輸入的。當(dāng) MODE=“ 1”，送入的是控制寄字；當(dāng) MODE=“ 0”，八位顯示數(shù)據(jù)通過 ID0～ ID7 寫入。此時(shí) ,該器件采用數(shù)據(jù)串操作方式 ,這里的串操作是指八個(gè)數(shù)據(jù)連續(xù)依次寫入 ICM7218A的 RAM , 第八個(gè)以后的任何數(shù)據(jù)均無效 , 當(dāng) 8位數(shù)據(jù)全寫完畢時(shí) , LED 才被驅(qū)動(dòng)顯示 ,否則 LED 全滅。 ICM7218A 以動(dòng)態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動(dòng)器和位控驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，直到下一個(gè)控制字寫入前，不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示工作。當(dāng)要更改顯示數(shù)據(jù)時(shí)，首先要寫入控制字節(jié)，接著按順序?qū)懭?8 個(gè)要顯示的數(shù)據(jù)即可。 ICM7218A 芯片有兩種譯碼方式：十六進(jìn)制譯碼和十進(jìn)制譯碼，由控制字決定。 ICM7218A 有如下特點(diǎn)： (1) 可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位 L ED 數(shù)碼管 。 (2) 單 + 5V 供電 ,電壓降到 2V 時(shí)數(shù)據(jù)不丟失 。 (3) 無需外加限流電阻和時(shí)鐘 。 (4) 編程容易 ,占用微處理 器時(shí)間少 。 (5) 有低功耗工作狀態(tài) ,功耗僅 10μ A 左右 。 (6) 體積小 ,不發(fā)熱。 其引腳圖內(nèi)部框圖如下圖 圖 10 所示 ,引腳功能如下表 5。 圖 9 ICM7218A 引腳圖 圖 10 ICM7218A 內(nèi)部框圖 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 5 ICM7218A 引腳功能 信號(hào)放大電路 傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。本系統(tǒng)采用的半導(dǎo)體氣體傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過一個(gè)放大電路即可發(fā)送給 ADC 采集。由于系統(tǒng)采用的是單極性供電， 所以采用同相比例放大電路，可以減少硬件開銷；反之，如果采用反相放大，則一般需要利用雙極性供電，這就需要系統(tǒng)額外的利用變壓芯片產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，這顯然 會(huì)造成浪費(fèi)。常見的運(yùn)算放大器中， LM324 價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用 LM324 作為電路的運(yùn)算放大器。 LM324 是單片高增益四運(yùn)算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源 或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關(guān)，四個(gè)運(yùn)放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度補(bǔ)償?shù)?，也不需外接頻率補(bǔ)償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。 下面詳細(xì)介紹 運(yùn)算放大電路： 如圖 1