【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAMDDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái) 實(shí)現(xiàn)的。 1 為高電平、 0 為低電平 。 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移 動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 9 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 LCD1602 讀寫 時(shí)序 如 表 所示 ： 表 基本操作時(shí)序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無(wú) 直流馬達(dá) 電動(dòng)馬達(dá)，又稱為馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并可再使用機(jī)械能產(chǎn)生動(dòng)能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他裝置的電氣設(shè)備。 電動(dòng)機(jī)種類非常繁多，但可大致分為交流電動(dòng)機(jī)及 直流電動(dòng)機(jī)以用于不同的場(chǎng)合。 馬達(dá)工作的原理 馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)原理的依據(jù)為佛來(lái)明左手定則，當(dāng)一導(dǎo)線置放于磁場(chǎng)內(nèi)，若導(dǎo)線通上電流，則導(dǎo)線會(huì)切割磁場(chǎng)線使導(dǎo)線產(chǎn)生移動(dòng)。 電流進(jìn)入線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，利用 電流的磁效應(yīng) ，使電磁鐵在固定的磁鐵內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，可以將電能轉(zhuǎn)換成力學(xué)能。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生動(dòng)力 直流馬達(dá)的原理是定子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子依相互作用所產(chǎn)生作用 力的方向運(yùn)動(dòng) [7]。 電樞 :可以繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的軟鐵芯纏繞多圈線圈。 場(chǎng)磁鐵 :產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)力永久磁鐵或電磁鐵。 集電環(huán) :線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環(huán)，隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，可供改變電流方向的變向器。每轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，線圈上的電流方向就改變一次。 電刷 :通常使用碳制成，集電環(huán)接觸固定位置的電刷，用以接至電源。 馬達(dá)的基本構(gòu)造 電動(dòng)機(jī)的種類很多，以基本結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其組成主要由定子和轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。 定子在空間中靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)子則可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由軸承支撐。 定子與轉(zhuǎn)子之間會(huì)有一定空氣間隙，以確保轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 定子與轉(zhuǎn)子 繞上線圈，通上電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，就成為電磁鐵，定子和轉(zhuǎn)子其中之一亦可為 永久磁鐵 [8]。 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁化蜂鳴器兩種類型。本系統(tǒng)采用的是電磁式蜂鳴器 [9]。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)臘片及外殼等組成。接通電 10 源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁鐵圈，使電磁鐵線圈產(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。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁鐵圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的。程序中改變單片機(jī)引腳輸出波形的 頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。 另外，改變輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。 11 第 3 章 系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件組成部分包括：主控制器 AT89C52單片機(jī)、溫度傳感器 DS18B顯示電路 LCD160馬達(dá)、報(bào)警裝置等構(gòu)成。 AT89C52連接各模塊的主控制端口，初步選定將要運(yùn)用到的電子元器件，再用 Protues繪制原理圖，再根據(jù)原理圖捍接電路板。 系統(tǒng)總硬件設(shè)計(jì) 首先對(duì)硬件系統(tǒng) 18B20 定義端口為 , 和 P0 口控制液晶LCM1602 的顯示，定義端口 為馬達(dá)控制端口， 為喇叭控制端口。首先對(duì)溫度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字，采集到的溫度由 LCM 液晶顯示屏顯示。再將采集到的溫度所屬軟件設(shè)置的哪個(gè)范圍，而控制 的電平輸出。電路原理圖如 31 所示： 圖 31 電路原理圖 電路原理圖用 Protues 軟件繪制而成。用 Protues 軟件繪制電路原理圖方便，快捷。 Protues 軟件有豐富的元件庫(kù)，智能的器件搜索，智能化的連線，可輸 出高質(zhì)量的圖紙。電路原理圖清晰明了 [9]。 時(shí)鐘電路 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成震蕩器。反向放大 12 器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 兩端跨接由石英晶體及兩個(gè)電容構(gòu)成的自激震蕩器 [10]，如圖 32 所示。電容器 C1 和 C2 取 22pF，選用不同的電容量對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)震蕩頻率的決定因素。 圖 32 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路中，兩個(gè)電容都選擇 22pF 的電容，電容各一端接與晶振相連，各一端接地。選擇 的晶振是頻率為 12MHZ。此模塊 就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路 。 AT89C52 的復(fù)位電路 AT89C52 單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位電路，如圖 33 所示，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動(dòng)地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容 C 通過(guò)電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位 [10]。 圖 33 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定 后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān) 或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能， 但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問(wèn)題，而其 調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。 單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 檢測(cè)電路 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳，連接 。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源， GND 為地信號(hào)； VCC 為電源信號(hào)。圖 34為 DS18B20 檢測(cè)電路。 13 圖 34 DS18B20檢測(cè)電路 LCD1602 顯示模塊 用 AT89C52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)線，用 、 、 分別作為 LCD 的 E、R/W、 RS。其中 E 是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，連接 ， R/W 是讀寫信號(hào)，連接 ， RS 是寄存器選擇信號(hào)，連接 。圖 35 為 LCD1602 的硬件連接。 圖 35 LCD1602 的硬件連接 VEE 用連接一阻值為 10K 的電阻，主要用于調(diào)節(jié)對(duì)比度的調(diào)整。接正電源時(shí)對(duì)比度最落，接地電源時(shí)，對(duì)比度最高。對(duì)比度過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“鬼影”。因此連接一 10K 的電阻用以調(diào)整。當(dāng) P0 口 作 為 I/O 用時(shí)需要上拉電阻 ，如圖 接一排阻，用于上拉 [11]。 驅(qū)動(dòng)電路 系統(tǒng)使用的是直流馬達(dá)， 包含周圍磁場(chǎng)、電刷、整流子等元件，電刷和整流子將外部所供應(yīng)的直流電源，持續(xù)地供應(yīng)給轉(zhuǎn)子的線圈，並適時(shí)地改變電流的方向，使轉(zhuǎn)子能以同一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)有速度調(diào)整容易，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大等，但是電刷與整流子保養(yǎng)維修不易 。 直流馬達(dá)廣泛的用在消費(fèi)電子產(chǎn)品及玩具，如電動(dòng)刮胡刀、錄音機(jī)、 CD 唱機(jī)等，而大輸出功率的直流電動(dòng)機(jī)則是用在電車，快速電梯，工作母機(jī)等 。圖 36 為硬件連接圖。 14 圖 36 驅(qū)動(dòng)電路 圖中三極管采用的是 S9012，用于放大電流。基極接 口，用于控制輸出信號(hào)。集電極按電源正極，發(fā)射極接馬達(dá)正極。三極管 S9012 三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管在此 處的作用。用于 口輸出的微弱信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，輸出到馬達(dá)中，這樣就可以很好的控制馬達(dá)了。 報(bào)警電路 系統(tǒng)采用的報(bào)警器件是蜂鳴器，用引腳 控制。如圖 37 所示 圖 報(bào)警電路 蜂鳴器和普通揚(yáng)聲器相比，最重要一個(gè)特點(diǎn)是只要按照極性要求加上合適的直流電壓，就可以發(fā)出固有頻率的聲音，因此使用起來(lái)比揚(yáng)聲器簡(jiǎn)單。由此可知，蜂鳴器的控制和 LED 的控制對(duì)單片機(jī)而言是沒有區(qū)別的。 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件做保證。同時(shí) 還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編和有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源。 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言。本系統(tǒng)運(yùn)用的是高級(jí)語(yǔ)言所編寫，也就是 C 語(yǔ)言。 主程序設(shè)計(jì) 從軟件的功能不同可分為四大類：一是檢測(cè)軟件，它是用來(lái)檢測(cè)溫度。二是顯示部分，用來(lái)顯示所檢測(cè)到的溫度。三是調(diào)控部分，用來(lái)控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。四是當(dāng)溫度大于 35℃，蜂鳴器發(fā) 出報(bào)警信號(hào)。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義。圖 41 為軟件設(shè)計(jì)流程圖。 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 開 始 18B20 溫度檢測(cè) 初始化 馬達(dá)帶動(dòng)風(fēng)扇 LCD1602 顯示溫度 發(fā)出報(bào) 警信號(hào) 結(jié) 束 溫度大于 20℃ 溫度大于 35℃ 16 溫度檢測(cè) 讀取溫度設(shè)計(jì) DSl8B20 可以從單總線獲取電源，當(dāng)信號(hào)線為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號(hào)線為低電平時(shí)，將該電源斷開，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娫礊橹埂４送?，還可外接 5 V 電源，給 DS18B20 供電 [12]。圖 42 圖 42 18B20讀取溫度流程圖 讀取溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 個(gè)字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 DS18B20 的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來(lái)的是高低位在后，低位在前，共 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號(hào)位。 讀取溫度的主程序如下： unsigned int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0。 DS18B20 的初始化 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 讀取溫度寄存器 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 開 始 DS18B20 的初始化 RET LOW低八位 HIGH高八位 17 unsigned int b=0。 unsigned int t=0。 Init_DS18B20()。 WriteOneChar(0xCC)。 // 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteO