【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系 溫度 /℃ 二進(jìn)制 數(shù)據(jù)輸出 十六進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出 +125 00000000 11111010 00FAH +25 00000000 00110010 0032H + 00000000 00000001 0001H 11111111 11111111 FFFFH 25 11111111 11001110 FFCEH 55 11111111 10010010 FF92H （ 2） DS18B20 的外部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR35封裝或 8 腳 SOIC 封裝。此設(shè)計中采用 3腳封裝形式，引腳排列如圖 32所示。 I/O 為數(shù)據(jù)輸入輸出端（即單線總線）， 它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。 VDD 是可供選用的外部 +5V電源端，不用時需接地。 GND 為地。 （ 3） DS18B20 使用中注意事項 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在 9 實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： A、較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法 讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C 等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 圖 32 DS18B20 的引腳排列圖 B、在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 C、連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時， 讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位位為只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 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，正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS18B20 進(jìn)行長距離 測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 D、在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時，將沒 10 有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 紅外對管傳感器的特點 紅外對管傳感器模塊對環(huán)境光線適應(yīng)能力強 ，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測方向遇到障礙物（如人體或其他遮擋物）時，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，信號輸出接口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號），可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍 2～ 30cm，工作電壓為。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于對障礙物或移動物體是否遮擋發(fā)光管的判定。 紅外對管傳感器是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不 限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電管將輸入電流轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。多數(shù)光電管選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。 （ 1）紅外對管傳感器的構(gòu)成 紅外對管是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。紅外對管傳感器在一般情況下，由三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。 發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（ LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器由光電二極管或光電三極管組成。 在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 （ 2）分類和工作方式 a、槽光電開關(guān) 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 b、對射式光電開光 若把發(fā)光器和 收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開光，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋 11 光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。 c、反光板反射式光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器接收不到光 信號時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。 d、 擴(kuò)散反射式光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當(dāng)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)控制信號。 e、光纖式光電開關(guān) 把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導(dǎo)到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導(dǎo)到光接收器就組成光纖式光電開關(guān)。按動作方式的不同，光纖式光電開關(guān)也可分成對射式、反光板反射式、擴(kuò)散反射式等多種類型。 （ 3）術(shù)語 a、距離滯后：指的是測量板接近或 者移去時開關(guān)偏移的距離。距離滯后用開關(guān)距離的百分比來表示。 b、參考軸：發(fā)送器和接收器（對射型光電傳感器），或者發(fā)送器和目標(biāo) /反射板（反射型，反射板型光電傳感器）之間構(gòu)成的相對的理想軸線。在對射型光電傳感器的情況下，參考軸是透鏡的光軸。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下，參考軸是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。 c、反射板盲區(qū)：光束在反射的過程中，有一段區(qū)域是不能識別反射板的區(qū)域，這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)。 d、 暗通（ ）：是指當(dāng)接收裝置無光束射入時光電傳感器的開關(guān)接通；當(dāng)反射型光電傳感 器接收反射光束，如果無物體出現(xiàn)，則開關(guān)接通，而當(dāng)有物體出現(xiàn)在光束射線的中間時，開關(guān)就斷開。 e、亮動（ ）：是指當(dāng)光學(xué)接收器受到光照的時候，傳感器的輸出接通。對射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時候，輸出接通 。反射型光電傳感器，是在目標(biāo)足夠接近的時候，輸出接通。 f、盲區(qū)：是指反射型光電傳感器不能識別目標(biāo)的范圍。 g、 NAMUR：是化工行業(yè)檢測和控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；要求儀表堅固可靠，適宜在易爆環(huán)境中工作。 12 遙控傳感器的特點 要實現(xiàn)無線報警組網(wǎng)，對組成的無線報警探頭和主機有一定的 技術(shù)要求：比如無線發(fā)射接收的工作頻率相同，這里提供的設(shè)備都是工作在 315M Hz 的，并且都用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度非常好，而且需要采用相同的編碼解碼芯片，這里都用 PT2262/PT2272，而且芯片的振蕩電阻相一致，振蕩電阻的大小決定了編碼波形高低電平的寬度。 PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路， PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11) 三態(tài)地址端管腳 (懸空 , 接高電平 , 接低電平 )，任意組合可提供 531441 地址碼， PT2262 最多可有 6 位 (D0D5) 數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17管腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT 腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機沒有按鍵按下時， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時， PT2262 得電工作，其 第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100 ％的調(diào)幅。 PT2262 發(fā)射模塊的原理圖如 圖 33 所示。 13 圖 33 PT2262 模塊電路原理圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 N o v 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 新建文件夾 1 \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y :123456789 1011121314151617181 0 0 n2 7 k4 7 k1 0 k4 k 71 0 k1k1 0 u1 0 k4 7 k 1 8 k1 5 0 k4 1 4 87 k 52 2 0 0 p1 0 u1k2 2 0 0 p9 0 1 82p1 0 p1pV C CP T 2 7 2 2 圖 34 PT2272 電路原理圖 PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。 M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)， 14 可以用于類似點動的控制。后綴的 6 和 4 表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4 路并行數(shù)據(jù)時（ PT2272M4)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(PT2272M6) ，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。 要組成一個無線報警網(wǎng)最重要的是要正確設(shè)置各個無線探頭和主機編解碼芯片的地址碼和數(shù)據(jù)碼。 PT2262/PT2272（ SC2262/SC2272）的第 1～ 8 腳是芯片的地址碼設(shè)置腳，地址碼有三個狀態(tài)：懸空、接高電平、接低電平，地址碼就好比是一張身份識別的證書，只有發(fā)射端和接收端的地址碼設(shè)置成完全相同，才能互相確認(rèn)通過。所以在同一個無線報警網(wǎng)中，地址碼必須相同，如果在同一個環(huán)境中有幾個無線報警網(wǎng)時，只要地址碼能互相區(qū)分就不會互相干擾。 PT2262/PT2272（ SC2262/SC2272）的第 10～ 14 腳是數(shù)據(jù)碼設(shè)置端，數(shù)據(jù)端可以是高電平 1或者是低電平 0，一共有 4個通道，所以從 0000～ 1111 一共有 16 個。數(shù) 據(jù)碼在無線報警網(wǎng)中主要的作用是區(qū)別不同的無線探頭，最多可以區(qū)分 16 個，有些主機出于成本和實用性的考慮，只用了其中的 8個，表示 8 路報警通道。 接收模塊使用超再生接收技術(shù)，采用 LC 振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號為解碼后的高電平信號，使用極為方便，并且價格低廉，所以被廣泛使用。接收模塊有較寬的接收帶寬，一般為177。 10MHz，中心頻率一般在 315MHz 或 （如有特殊要求可調(diào)整頻率，頻率的調(diào)整范圍為 266MHz~433MHz。）。接收模塊一般采用直流 5V 電源供電，如有特殊要求可調(diào)整電壓范圍。 單片機單元設(shè)計 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中主機電路是核心，單片機當(dāng)然就應(yīng)該是核心的核心了，在選擇單片機時，需考慮其字長和指令功能，尋址范圍與尋址方式，位處理和中斷處理功能，定時計數(shù)和通訊功能，內(nèi)部 RAM 的大小及芯片價格等。在內(nèi)存容量要求不大，外部設(shè)備要求不多的應(yīng)用系統(tǒng)中，采用 8 位微處理機較為合適。如應(yīng)用系統(tǒng)比較復(fù)雜，運算功能較強，處理粘度高，運算速度快，則采用 16 位單片微機。在本次設(shè)計中，報警系統(tǒng)的功能是及時的對一些事件的早期預(yù)報，不需要完成很復(fù)雜的功能，因此選用 8 位的 STC89C52 單片機就能滿足本報警器的要 求。 STC89C52 單片機介紹