【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4 位數(shù)碼管循環(huán)亮滅很多次，這些人的肉眼是分辨不出來(lái)的，數(shù)碼管的亮度可以通過(guò)軟件設(shè)置（掃描頻率的設(shè)置）調(diào)整。 每個(gè)數(shù)碼管都有 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g七個(gè)筆劃和一個(gè)小數(shù)點(diǎn) DP，這八個(gè)聯(lián)對(duì)應(yīng)二極管陽(yáng)極，陰極都聯(lián)在一起（稱共陰極）。以四位數(shù)碼管矩陣為例，四個(gè)數(shù)碼管的 a、 b、c、 d、 e、 f、 g七個(gè)筆劃和一個(gè)小數(shù)點(diǎn) DP 電極分別并聯(lián)在一起。當(dāng) c 行高電平， 3 列低電平，其他行列都為高阻態(tài)時(shí)，第三個(gè)數(shù)碼管的 c 筆劃亮，通過(guò)掃描方式在 1/20 秒內(nèi)四個(gè)數(shù)碼管的筆劃該亮的都亮一次，由于視覺(jué)暫留，就會(huì)看到結(jié)果。 本設(shè)計(jì)是通過(guò)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，當(dāng)基極電流很小時(shí)，無(wú)論基極電流如何變化，集電極電流都接近為 0，集電極電流不隨基極電流而變化，也就是管子不導(dǎo)通；當(dāng)基極電流增大到一定值以后，集電極電流此后大于 0，且集電極電流隨著基極電流而變化，這是放大狀態(tài)；當(dāng)基極電流繼續(xù)增大，達(dá)到一定值以后，集電極電流此后再也 大不上去了，此后即便是基極電流再增加，集電極電流也不能增大，即飽和了。對(duì)于單片機(jī)端口通過(guò)晶體管驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況，無(wú)論負(fù)載是數(shù)碼管還是繼電器，晶體管都只能工作在截止?fàn)顟B(tài)或飽和狀態(tài)，是不能工作在放大狀態(tài)的。 本設(shè)計(jì)每個(gè)三極管負(fù)責(zé)一個(gè)位選。當(dāng)置于低電平時(shí)才有效，每個(gè)數(shù)碼管都會(huì)顯示一個(gè)相同的數(shù)字，所以然后需把其他三個(gè)數(shù)碼管置高電平。通過(guò)這種方法就能把溫度測(cè)出來(lái)。數(shù)碼管連接如下圖 310 所示。 Q78050Q88050a1b2c3d4e5f6g7Dp8S19S210S311S412S513S614S715S816U2LED150R10150R11150R12150R13150R14150R15150R16150R17Q68050Q48050Q58050Q38050Q28050Q18050S0S1S2S3S4S5S6S7VCC51KR11KR41KR61KR81KR21KR51KR71KR9P20P21P22P23 P24P25P26P27S0S1S2S3 S4S5S6S7P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 圖 310:數(shù)碼管與單片機(jī)接口電路 . 聲光報(bào)警模塊電路 當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，除了顯示溫度 數(shù)值外，還要有聲光報(bào)警功能。用聲音或 是燈光報(bào)警時(shí)，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺(jué)，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報(bào)警效果。就利用 時(shí)鐘翻轉(zhuǎn) P15和 P14 來(lái)轉(zhuǎn)換電平，產(chǎn)生短促的報(bào)警聲音或閃爍燈光。當(dāng)濃度正常時(shí)，管腳 P14 為高電平 和 P15 為低電平，此時(shí) D1 燈滅 ，蜂鳴器不工作；當(dāng)濃度達(dá)到報(bào)警溫度 上限 或者下限 時(shí)，管腳 P16 呈現(xiàn)低 電平，從而使 D1 燈亮，同時(shí)管腳 P14 為高電平，使三極管的集電極與發(fā)射極導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。電路的連接圖 311 如下 Q92N5551LS1BellD21N40071KR23VCC5GNDP14D1LED0470R22P15 圖 311 聲光報(bào)警模塊 4. 整體電路 整體電路如圖 41 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST/VPD91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/PROG301110Vcc40Gnd20AT89S5XAT89S521 2 3 4 5 6 7 8 9P1排阻VCC510uFC3S110KR3GND12Y1XTAL30pfC830pfC13GNDGNDVCC5VCC512P4電源PowerGND1 32V VGNDINOUTU17805Q78050Q88050a1b2c3d4e5f6g7Dp8S19S210S311S412S513S614S715S816U2LED150R10150R11150R12150R13150R14150R15150R16150R17Q68050Q48050Q58050Q38050Q28050Q18050P20P21P22P23P24P25P26P27S0S1S2S3S4S5S6S7VCC51KR11KR41KR61KR81KR21KR51KR71KR9P20P21P22P23 P24P25P26P27S0S1S2S3 S4S5S6S7GND1DQ2VCC3U3DS18B20GND1DQ2VCC3U4DS18B20GND1DQ2VCC3U5DS18B20GND1DQ2VCC3U6DS18B20GNDP10P11P12P13P14P15P16P17P17 P17 P1710kR1810kR1910kR2010kR21P17VCC5GND1DQ2VCC3U7DS18B20GND1DQ2VCC3U8DS18B20GND1DQ2VCC3U9DS18B20GND1DQ2VCC3U10DS18B20GNDP17 P17 P1710kR2410kR2510kR2610kR27P17VCC5GNDS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBP10P11P12P13Q92N5551LS1BellD21N40071KR23VCC5GNDP14D1LED0470R22P15103C4103C520uC120uC2VCC5RSTP00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 圖 41 整體電路 5. 軟 件設(shè)計(jì) 工作方案簡(jiǎn)介 程序處理是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵 ,即簡(jiǎn)潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來(lái)支持的。本設(shè)計(jì)采用的是基于單總線協(xié)議的溫度測(cè)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)上電復(fù)位后先 處于停止?fàn)顟B(tài)，等待輸入初始報(bào)警溫度。顯示器顯示輸入的溫度； 報(bào)警溫度設(shè)定好后就可以按確定鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測(cè)系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到報(bào)警值時(shí)啟動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警。 主程序流程圖 圖 51 主程序流程圖 開(kāi)始 各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、各標(biāo)志位初始化 調(diào)用鍵盤管理子程序 確定鍵閉合時(shí)返回 調(diào)溫度檢測(cè)子程序 當(dāng)前溫度檢測(cè)緩沖區(qū) 調(diào)顯示子程序 調(diào)報(bào)警子程序 調(diào)顯示子程序 功能模塊 根據(jù)上 面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊： （ 1）溫度檢測(cè)及溫度值變換：由單總線溫度傳感器 DS18B20 完成 （ 2）鍵盤管理：監(jiān)測(cè)鍵盤輸入，接收初始時(shí)間設(shè)置，接收?qǐng)?bào)警溫度設(shè)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。 （ 3）報(bào)警：當(dāng)檢測(cè)到的溫度超越報(bào)警溫度時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，發(fā)光二極管閃爍。 由 DS18B20完成溫度檢測(cè)模塊 運(yùn)用單總線協(xié)議 (一線協(xié)議 )構(gòu)建的單總線指令系統(tǒng)是單總線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的軟件基礎(chǔ)，典型的單總線指令序列如下 : 第一步 ：初始化 第二步 ： ROM 命令 (跟隨需要交換的數(shù)據(jù) ) 第三步 ：功能 命令 (跟隨需要交換的數(shù)據(jù) ) 每次訪問(wèn)單總線器件，必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。但是，這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于搜索 ROM 命令和報(bào)警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中的任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí)行其后的功能命令，必須返回至第一步。 (1) 初始化 基于單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。 (2) ROM 命令 基于單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖 和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。 在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)送 ROM 命令。這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一的 64位 ROM有關(guān)。這些命令還允許主機(jī)能檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備以及其設(shè)備類型，或者有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。從機(jī)設(shè)備可能支持 5種 ROM命令 (實(shí)際情況與 具體型號(hào)有關(guān) )，每種命令長(zhǎng)度為 8 位。主機(jī)在發(fā)出功能命令之前，必須送出合適的ROM 命令。具體的傳送 ROM 命令格式如表 51 所示。 表 51 DS18B20 的 ROM 命令表 指令 說(shuō)明 讀 ROM 命令 (33H) 讀總線上 DS18B20 命令 匹配 ROM 命令 (55H) 對(duì)總線上 DS18B20 尋址 跳過(guò) ROM 命令 (CCH) 該命令執(zhí)行后，將省去每次與 ROM 有關(guān)的操作 搜索 ROM 命令 (F0H) 控制機(jī)識(shí)別總線上多個(gè)器件的 ROM 編碼 報(bào)警搜索命令 (ECH) 控制機(jī)搜索有報(bào)警的器件 (3) 功能命令 表 52 DS18B20 功能命令表 注 釋 :①在溫度轉(zhuǎn)換和復(fù)制暫存器數(shù)據(jù)至 EEPROM 期間，主機(jī)必須在單總線上允許強(qiáng)上拉，并且在此期間，總線上不能進(jìn)行其它數(shù)據(jù)傳輸。②通過(guò)發(fā)送復(fù)位脈沖，主機(jī)能夠在任何時(shí)候中斷數(shù) 據(jù)傳輸。③在復(fù)位脈沖發(fā)送以前，必須寫入全部的三個(gè)字節(jié)。 命令 描述 命令代碼 發(fā)送命令后，單總線上的響應(yīng)信息 注釋 溫度轉(zhuǎn)換命令 轉(zhuǎn)換溫度 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 44H 無(wú) ① 存儲(chǔ)器命令 讀暫存器 讀出全部暫存器的內(nèi)容，包括 CRC 字節(jié) BEH DS18B20 傳輸多達(dá) 9字節(jié)至主機(jī) ② 寫暫存器 寫暫存器第 3 和 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（即 TH、 TL和配置寄存器） 4EH 主機(jī)傳送 3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)至 DS18B20 ③ 復(fù)制暫存器 將暫存器中的 TH、 TL和配置字復(fù)制到 EEPROM 中 48H 無(wú) ① 回讀 EEPROM 將 TH、 TL 和配置字從 B8H DS18B20 傳回讀狀 EEPROM 中回讀至?xí)捍嫫髦? 態(tài)至主機(jī) 主機(jī)發(fā)送 ROM 指令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的 DS18B20，接著就可以發(fā)送DS18B20 支持的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫入或讀出 DS18B20 暫存器、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。 DS18B20 的功能命令如表 52 所示。不同類型的單總線芯片有不同的功能命令，也有的芯片無(wú)功能命令 (如可尋址開(kāi)關(guān)芯片 DS2405)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)設(shè)計(jì)的需要加以選擇。 N 開(kāi)始 調(diào)初始化子程序 設(shè)置 ROM 命令， 調(diào)用寫命令子程序 調(diào)用延時(shí)子程序（ 1 秒） 設(shè)置讀數(shù)據(jù)命令 調(diào)用寫命令子程序 設(shè)置溫度數(shù)據(jù)存放位置 調(diào)用讀命令子程序 RDAT 顯示一個(gè)器件的溫度值 結(jié)束 調(diào)初始化子程序 圖 52 溫度檢測(cè)模塊流程圖 按鍵輸入模塊 上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測(cè)鍵盤輸入，接收初始時(shí)間設(shè)置、報(bào)警溫度設(shè)置和顯示時(shí)間等命令。鍵盤掃描流程圖如下圖 53 所示。 圖 53 鍵盤掃描流程圖 聲光報(bào)警模塊 報(bào)警溫度的設(shè)置是在單片機(jī)中設(shè)置一個(gè)單元存放預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警溫度。將單片機(jī)從 DS18B20中讀取的溫度與報(bào)警溫度進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)現(xiàn) DS18B20溫度大于開(kāi)始 有鍵閉合 有鍵閉合 軟件延時(shí) 確定按鍵位置 有鍵釋放 結(jié) 束 獲得鍵值 否