【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)需顯示水溫，測(cè)量范圍為 0~99 0C，用四個(gè)八位 LED 數(shù)碼管顯示。 （ 1） LED 結(jié)構(gòu)和顯示原理。 LED（ Light Emitting Diode）顯示器是由發(fā)光二極管作為顯示字段的顯示器件，最常見(jiàn)的是由 7 段型發(fā)光二極管（ a~g7 段）和 1 個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（常以 dp表示，主要用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)）組成的 LED 顯示 器，其排列形狀如下圖所示。這種 LED 顯示器也可稱為 7段數(shù)碼顯示器（或 8段數(shù)碼顯示器）。 圖 3 LED 數(shù)碼管 g f C om a b 10 9 8 7 6 1 2 3 4 5 e d C om c Dp Dp （ a ） （ b ） Dp g f e d c b a + 5 v 9 LED 顯示中的發(fā)光二極管根據(jù)其連接的方法有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 共陰極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，如圖 a 所示。使用時(shí)，公共陰極接地，根據(jù)要求需點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陽(yáng)極輸入高電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陽(yáng)極輸入低電平。 共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，如圖 b 所示。使用時(shí)，公共陽(yáng)極接 +5V，根據(jù)要求需要點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陰極輸入低電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陰極輸入高電平。 通過(guò)控制 7個(gè)段的發(fā)光二極管的亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。 （ 2）字段碼。為了顯示各個(gè)數(shù)字或字符，就需要為 LED 提供相應(yīng)的代碼，因?yàn)檫@些代碼是控制各段的亮或滅，供顯示器顯示字形的，所以稱為字段碼（也可以稱為段選碼或字形碼）。 七段發(fā)光二極管再加上 1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8 段，因此提供給 LED 顯示器的字段碼正好 1個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Dp G f e d c b a 下圖所示為共陰極 LED 所顯示的不同字符的字段碼，測(cè)量范圍為 0~99 0C，當(dāng)溫度超出范圍時(shí)，顯示器均顯示 F。 顯示字符 共陰極字段碼 0 3FH 1 06H 2 5BH 3 4FH 4 66H 5 6DH 6 7DH 7 07H 8 7FH 9 6FH F 71H （ 3） N位 LED 顯示器。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)際使用的 LED 顯示器有多個(gè)， N 位 LED顯示器的顯示要從兩個(gè)方面來(lái)控制：其一是控制 N 位的字段顯示（即顯示什么字符）；其 10 二是控制字位（即哪一位到哪一位亮）。由 LED 的顯示原理可知，要使某 N 位 LED 顯示器的某一位顯示某個(gè)字符，就必須將此字符轉(zhuǎn)換為對(duì) 應(yīng)的字段碼來(lái)控制該位的 8 個(gè)段，同時(shí)，該位的字位線也要控制有效，這要通過(guò)一定接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。 LED 顯示器有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。 N 位 LED 顯示器有 N根字位選線（簡(jiǎn)稱：“位選線”）和 N*8 根字段選線（簡(jiǎn)稱：“段選線”）。根據(jù)顯示方式不同，位選線和段選線的連接方式也不同。 各種字符的字段碼的獲取方法有兩種：即軟件譯碼和硬件譯碼法。目前通常所用的各種型號(hào)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)裝置普遍采用軟件譯碼。 當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的 LED 顯示器位數(shù)較多時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路降低成本，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。動(dòng)態(tài)顯 示方式的接口電路的連接方法是：將所有 LED 位的段選線（ a ~ dp）同名并聯(lián)，即所有 a段并聯(lián)，所有 b 段并聯(lián)。依次類推，然后由一個(gè) 8位 I/O 接口來(lái)控制各個(gè)段，而所有位的位選線則由另外一個(gè)相應(yīng)的 I/O 接口線來(lái)控制。這樣用兩個(gè) 8 位 I/O接口就能控制 8位 LED 顯示器。 LED 顯示器是由電流型控制器件，其工作電流為 2mA~20mA，使用時(shí)須加限流電阻。本設(shè)計(jì)中限流電阻選用 1K。 動(dòng)態(tài)掃描顯示控制方式就是逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，即在某一瞬間，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)（共陽(yáng)極的為高電平，共陰極的為低電平）其它各位 的位選線處于段開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字段碼。這樣在每一個(gè)瞬間， 8 位 LED中只有選通的那一位 LED顯示出字符，而其它 7位則是熄滅的。同樣，在下一瞬間，只顯示下 1 位 LED。如此繼續(xù)下去，等 8 位 LED 都顯示完畢后，在循環(huán)進(jìn)行。雖然這些字符是在不同的瞬時(shí)輪流點(diǎn)亮的，但由于人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)，看到的是 8 位穩(wěn)定顯示的字符，與靜態(tài)顯示的效果完全一樣。所以為了簡(jiǎn)化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 主要特性及測(cè)溫原理 一線式數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是 DS1820 的更新?lián)Q代產(chǎn)品 (由美國(guó) DA IIAS 公司生產(chǎn) )。它具有體積小 ,分辨率高 ,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。由于每片 DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù) , 所以在一條總線上可以掛接多達(dá) 248≈ 218 1014 只 DS18B20,再加上 DS18B20 獨(dú)特的單線總線結(jié)構(gòu) ,決定了 DS18B20 特別適合于大型的多路溫度實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)。溫度實(shí)時(shí)測(cè)控集裝箱的設(shè)計(jì) , 在實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方面就較好地利用了 DS18B20 的獨(dú)到 特點(diǎn) ,使系統(tǒng)得到了極大的簡(jiǎn)化。 （ 1） DS18B20 的特性 獨(dú)特的單線接口方式。 DS18B20 在 I/O 處理器連接時(shí) ,僅需要一個(gè) I/O 口即可實(shí)現(xiàn)微處理器同 DS18B20 的雙向通訊； DS18B20 支持組網(wǎng)功能 ,多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的單線上 ,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫； DS18B20 的測(cè)溫范圍為 : 55℃～ +125℃ ,在 10℃～ + 85℃時(shí) , 其精度為 + 015℃； DS18B20 的測(cè)溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從 9～ 12 位 ,可編程進(jìn)行選擇。 數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 測(cè)溫范圍為 55～ +125 ℃，增量值為 ℃ (9 位溫度讀數(shù) )，它主要由 4 個(gè)數(shù)據(jù)部件部分組成： 64 位 ROM。溫度傳感器 。非易失性的溫度告警 觸發(fā) 11 器 TH 和 TL；高速便箋存儲(chǔ)器 64 位 ROM 用于存儲(chǔ)序列號(hào)，其首字節(jié)固定為 28H，表示產(chǎn)品類型碼，后 6個(gè)字節(jié)是每個(gè)器件的編碼，最后 1 個(gè)字節(jié)是 CRC 校驗(yàn)碼 . 溫度告警觸發(fā)器TH 和 TL 存儲(chǔ)用戶通過(guò)軟件寫入的報(bào)警上下限值，高速便箋存儲(chǔ) 器由 9個(gè)字節(jié)組成，其中有 2個(gè)字節(jié) RAM 單元用來(lái)存放溫度值前 1個(gè)字節(jié)為溫度值的補(bǔ)碼低 8位，后 1個(gè)字節(jié)為符號(hào)位和溫度值的補(bǔ)碼高 3 位。 （ 2） DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ,如圖 4所示。 電源檢測(cè)6 4位R O M和 單線 接口存儲(chǔ)器溫 度 傳 感 器高 溫 度 觸 發(fā)低 溫 度 觸 發(fā)存 儲(chǔ) 器 控 制 邏 輯8 位 C R C 觸 發(fā) 器 圖 4 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DS18B20 的測(cè)溫原理： DS18B20 測(cè)量溫度采用了特有的溫度測(cè)量技術(shù)，它是通過(guò)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的，內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù) ,低溫時(shí) ,振蕩器的脈沖可以通過(guò)門電路。而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí) , 振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為 55℃。同時(shí) , 計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前的溫度值時(shí) , 電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償 , 計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零。如果門電路仍未關(guān)閉 , 則系統(tǒng)重復(fù)上述過(guò)程。 （ 3） DS18B20 的操作協(xié)議 DS18B20 單純通信功能是分時(shí)完成的。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖 ,響應(yīng)脈沖 ,寫“ 0” ,寫“ 1” ,讀“ 1”。它們有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的操作以 ROM 命令 (5 個(gè) )和存儲(chǔ)器命令 (6 個(gè) )形式出現(xiàn)。對(duì)它的操作協(xié)議是： 初始化 DS18B20 發(fā)復(fù)位脈沖 )→發(fā) ROM 功能命令→處理數(shù)據(jù)→發(fā)存儲(chǔ)器命令處理數(shù)據(jù)。各種操作都有相應(yīng)的時(shí)序圖。 DS18B20 在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將 DS18B20 信號(hào)線與單片機(jī) 1位 I/O 線相連，且單片機(jī)的 1位 I/O 線可掛接多個(gè) DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。 DS18B20 傳感器精度高、互換性好 。它直接將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便，傳輸距離遠(yuǎn)且抗干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，系統(tǒng)擴(kuò)充維護(hù)十分方便。 DS18B20 可以廣泛用于工廠工業(yè)過(guò)程、大型糧倉(cāng)、釀酒廠，食品加工廠的溫度檢測(cè)以及賓館、儀器儀表室等處的溫度檢測(cè)和控制。 ADC0832 轉(zhuǎn)換器 12 ADC0832 引腳圖（圖 5） :ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高 而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 ADC0832 具有以下特點(diǎn)： （ 1） 8 位分辨率； （ 2）雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； （ 3）輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； （ 4） 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； （ 5）工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； （ 6）一般功耗僅為 15mW； （ 7） 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； （ 8）商用級(jí)芯片溫寬為 0176。 C to +70176。 C，工 業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。 C to +85176。 C； 芯片圖： 圖 5 ADC0832 程序 程序占用資源有累加器 A，工作寄存器 R7,通用寄存器 B 和特殊寄存器 CY。通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器 B。在使用轉(zhuǎn)換子程序之前必須確定通道功能寄存器 B 的值，其賦值語(yǔ)句為“ MOV B,data”（ 00H~03H）。運(yùn)行轉(zhuǎn)換子程序后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被放入 B 中。子程序退出后即可以對(duì) B 中數(shù)據(jù)處理。 繼電器（ relay）的工作原理和特性 當(dāng)輸入量 (如電壓、電流、溫度等 )達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)的電器?？?分為電氣量 (如電流、電壓、頻率、功率等 )繼電器及非電量 (如溫度、壓力、速度等 )繼電器兩大類。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 （ 1）電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只 要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作 13 用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)