【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 準(zhǔn)輸入引腳。 下圖 為 ATMEGA16 引腳功能圖 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 ATMEGA16 引腳功能圖 AVR與其他 8位單片機(jī)的比較 ，具備 1MIPS/MHz 的高速運(yùn)行處理能力； （ RISC），具有 32 個(gè)通用工作寄存器，克服了如 8051 MCU采用單一 ACC 進(jìn)行處理造成的瓶頸現(xiàn)象； 、單周期指 令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標(biāo)代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號(hào) FLASH 非常大，特別適用于使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)； 4. 作輸出時(shí)與 PIC 的 HI/LOW 相同，可輸出 40mA（單一輸出），作輸入時(shí)可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備 10mA20mA 灌電流的能力； RC 振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門(mén)狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡(jiǎn)單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠； AVR 片上資源豐富：帶 E2PROM， PWM， RTC， SPI， UART， TWI，ISP， AD， Analog Comparator， WDT 等； 分 AVR 除了有 ISP 功能外，還有 IAP 功能，方便升級(jí)或銷(xiāo)毀應(yīng)用程序。 ATMEGA16單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 下圖 為 ATMEGA16 單片機(jī)最小系統(tǒng)典型電路圖，主要由時(shí)鐘電路及復(fù)位電路組成。 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 圖 ATMEGA16 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 LCD顯示模塊的設(shè)計(jì) 1602字符液晶簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16X2 即 32 個(gè)字符（ 16 列 2 行）。注：為了表示的方便 ，后文皆以 1 表示高電平， 0 表示低電平。一 般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 。 圖 1602 實(shí)物圖 1602管腳說(shuō)明 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2 條線是背光電源線， VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣。具體管腳說(shuō)明見(jiàn)下 表 。 表 1602 管腳定義表 字符集 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每 一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 “A”的代碼是01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 “A”。因?yàn)?1602 識(shí)別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A39。下 圖 是 1602 的 16進(jìn)制 ASCII 碼 圖 ： 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 1602 的 ASCII 碼 圖 讀的時(shí)候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號(hào)的 ASCII 為 0x21，字母 B 的 ASCII 為 0x42（前面加 0x 表示十六進(jìn)制）。 顯示地址 下圖 為 1602 顯示地址圖 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 1602 顯示地址圖 基本的讀寫(xiě)時(shí)序圖 讀寫(xiě)操作時(shí)序如圖 所示： 圖 1602 讀寫(xiě)操作時(shí)序 圖 1602與單片機(jī)連接 下圖 為連接圖 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 圖 1602 與單片機(jī)連接圖 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的設(shè)計(jì) 無(wú)線模塊的相關(guān)參數(shù) XL02232AP1 是 UART 接口半雙工無(wú)線傳輸模塊，可以工作在 433MHz 公用頻段。此模塊專(zhuān)為用于各種串口之間的無(wú)線通訊，如電腦，單片機(jī)，各種機(jī)器設(shè)備串口等，完全兼容有 線通訊串口協(xié)議，使用簡(jiǎn)單方便靈活。 XL02232AP1 的各項(xiàng)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)（表 ）： 工作頻率在 － （默認(rèn) ） 可設(shè)置 ID：范圍 0－ 65535 默認(rèn) ID:12345 串口速率 (默認(rèn) ) 數(shù)據(jù)格式 8N1 表 XL02232AP1 參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 表 工作頻率 － 調(diào)制方式 FSK 發(fā)射功率 0dBm /5dBm /10dBm /15dBm(默認(rèn) 15dBm) 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 接收靈敏度 110dBm 工作電壓 +5V 諧波 60dBc 雜散 60dBm 串口速率 發(fā)射電流 24mA@0dBm、 29mA@5dB、 38mA@10dBm、45mA@15dBm 接收電流 16mA 接口數(shù)據(jù)格式 8N1 用戶接口方式 TTL 工作溫度 30℃ ~70℃ 工作濕度 10%~90%相對(duì)濕度，無(wú)冷凝 外形尺寸 24mm40mm XL02232AP1的接口電路說(shuō)明 下圖 為 無(wú)線模塊的接口連接電路圖。該模塊共 7 個(gè)引腳，各引腳定義如下： 引腳 1： VCC，接 +5V 引腳 2： GND，接地 引腳 3： TXD，串口信號(hào)發(fā)送端，接單片機(jī)的 RXD 引腳 4： RXD，串口信號(hào)接收端，接單片機(jī)的 TXD 引腳 5： SET，模塊內(nèi)部參數(shù)設(shè)置端，低電平有效 引腳 6： GND，接地 引腳 7： NC，空腳 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 圖 無(wú)線模塊的接口連接電路圖 數(shù)據(jù)采集模塊 溫度傳感器 DS18B20簡(jiǎn)介 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－92 小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9 位～ 12 位 A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信 (每個(gè)溫度傳感 器的 ROM 里有不同的識(shí)別號(hào)碼），占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示， DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端。 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，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， 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。 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 圖 DS18B20 管腳 圖 DS18B20的主要特性 （ 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)線供電。 （ 2）獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即 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 一線總線 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。 DS1820使用中注意事項(xiàng) 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 DS1820 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。 但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理 器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820 操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS1820超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 連接 DS1820 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普 通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在?DS1820 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820 時(shí)，將沒(méi)有返回 信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 聲光電路設(shè)計(jì) 聲控電路設(shè)計(jì) 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振 ,輸出 ～ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。下圖 為聲控電路圖。 圖 聲控電路圖 光控電路設(shè)計(jì) 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng) LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 為一個(gè) PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。?dāng)在發(fā)光二極管 PN 結(jié)上加正向電壓時(shí)， PN結(jié)勢(shì)壘降低，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)，致使 P 區(qū)的空穴注入到 N 區(qū)， N區(qū)的電子注入到 P 區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會(huì)產(chǎn)生復(fù)合，復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)，因此而發(fā)光。發(fā)光二極管在制作時(shí)，使用的材料有所不同，那么就可以發(fā)出不同顏色的光。 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。發(fā)光二極管的外形有：圓形、長(zhǎng)方形、三角形、正方形、組合形、特殊形等。常用的發(fā)光二極管應(yīng)用電路有四種，即直流驅(qū)動(dòng)電路、交流驅(qū)動(dòng)電路、脈 沖驅(qū)動(dòng)電路、變色發(fā)光驅(qū)動(dòng)電路。使用 LED 作指示電路時(shí)，應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和 LED 所需工作電流來(lái)選擇。 發(fā)光二極管的壓降一般為~ V，其工作電流一般取 10~20 mA 為宜。下圖 為光控電路設(shè)計(jì)。 基于無(wú)線傳輸?shù)膫}(cāng)庫(kù)多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 光控電路圖 上位機(jī)接口模塊的 設(shè)計(jì) 如果在傳遞字節(jié)的過(guò)程中組成字節(jié)的所有比特在總線上一個(gè)接一個(gè)地順序傳輸，這種方式叫串行通信。串行通信又分為異步串行通信和同步串行通信，異步方式下，每發(fā)送一個(gè)字節(jié)都需要在接收和發(fā)送方進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，因此速度低，但可靠性高。而同步串行通信則分面向字符、面向比特和面向字節(jié)三種，一次傳遞一個(gè)由若干字節(jié)（或比特、字符）組成的數(shù)據(jù)塊，并且具有通信控制字。 串行異步通信 在異步通信中，連接線不包括時(shí)鐘線，時(shí)鐘信號(hào)由發(fā)送端和接收端各自提供。因?yàn)檫B接的每一端都提供自己的時(shí)鐘信號(hào)，所以每個(gè)中斷的時(shí)鐘頻率必須保持一致，否則將產(chǎn)生失步。每個(gè)傳輸?shù)淖止?jié)都用一個(gè)起始位來(lái)與時(shí)鐘同步，以及一個(gè)或幾個(gè)停止位來(lái)表示傳輸字節(jié)的結(jié)束。串口通信中大多采用異步通信，如 PC上的RS232C端口所使用