【文章內(nèi)容簡介】 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的，數(shù)碼管的亮度可以通過軟件設(shè)置（掃描頻率的設(shè)置）調(diào)整。 每個數(shù)碼管都有 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g七個筆劃和一個小數(shù)點 DP，這八個聯(lián)對應(yīng)二極管陽極，陰極都聯(lián)在一起（稱共陰極）。以四位數(shù)碼管矩陣為例，四個數(shù)碼管的 a、 b、c、 d、 e、 f、 g七個筆劃和一個小數(shù)點 DP 電極分別并聯(lián)在一起。當 c 行高電平， 3 列低電平，其他行列都為高阻態(tài)時，第三個數(shù)碼管的 c 筆劃亮，通過掃描方式在 1/20 秒內(nèi)四個數(shù)碼管的筆劃該亮的都亮一次，由于視覺暫留，就會看到結(jié)果。 本設(shè)計是通過三極管來驅(qū)動數(shù)碼管顯示，當基極電流很小時，無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，也就是管子不導通；當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)；當基極電流繼續(xù)增大，達到一定值以后，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。對于單片機端口通過晶體管驅(qū)動負載的情況，無論負載是數(shù)碼管還是繼電器，晶體管都只能工作在截止狀態(tài)或飽和狀態(tài)，是不能工作在放大狀態(tài)的。 本設(shè)計每個三極管負責一個位選。當置于低電平時才有效，每個數(shù)碼管都會顯示一個相同的數(shù)字，所以然后需把其他三個數(shù)碼管置高電平。通過這種方法就能把溫度測出來。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)碼管與單片機接口電路 . 聲光報警模塊電路 當發(fā)生報警事件時，除了顯示溫度 數(shù)值外，還要有聲光報警功能。用聲音或 是燈光報警時，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報警效果。就利用 時鐘翻轉(zhuǎn) P15和 P14 來轉(zhuǎn)換電平，產(chǎn)生短促的報警聲音或閃爍燈光。當濃度正常時，管腳 P14 為高電平 和 P15 為低電平，此時 D1 燈滅 ，蜂鳴器不工作；當濃度達到報警溫度 上限 或者下限 時，管腳 P16 呈現(xiàn)低 電平，從而使 D1 燈亮，同時管腳 P14 為高電平，使三極管的集電極與發(fā)射極導通，蜂鳴器發(fā)出報警聲音。電路的連接圖 311 如下 Q92N5551LS1BellD21N40071KR23VCC5GNDP14D1LED0470R22P15 圖 311 聲光報警模塊 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 工作方案簡介 程序處理是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵 ,即簡潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復雜的軟件來支持的。本設(shè)計采用的是基于單總線協(xié)議的溫度測控系統(tǒng)。 系統(tǒng)上電復位后先 處于停止狀態(tài)，等待輸入初始報警溫度。顯示器顯示輸入的溫度； 報警溫度設(shè)定好后就可以按確定鍵啟動系統(tǒng)工作了。溫度檢測系統(tǒng)不斷定時檢測當前溫度，并送往顯示器顯示，達到報警值時啟動報警電路報警。 主程序流程圖 圖 51 主程序流程圖 開始 各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、各標志位初始化 調(diào)用鍵盤管理子程序 確定鍵閉合時返回 調(diào)溫度檢測子程序 當前溫度檢測緩沖區(qū) 調(diào)顯示子程序 調(diào)報警子程序 調(diào)顯示子程序 功能模塊 根據(jù)上 面對工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個功能模塊： （ 1）溫度檢測及溫度值變換：由單總線溫度傳感器 DS18B20 完成 （ 2）鍵盤管理：監(jiān)測鍵盤輸入，接收初始時間設(shè)置，接收報警溫度設(shè)置，啟動系統(tǒng)工作。 （ 3）報警：當檢測到的溫度超越報警溫度時，蜂鳴器發(fā)出報警信號，發(fā)光二極管閃爍。 由 DS18B20完成溫度檢測模塊 運用單總線協(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) ) 每次訪問單總線器件，必須嚴格遵守這個命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應(yīng)主機。但是，這個準則對于搜索 ROM 命令和報警搜索命令例外，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程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出復位脈沖和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準備就緒。 (2) ROM 命令 基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出復位脈沖 和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準備就緒。 在主機檢測到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)送 ROM 命令。這些命令與各個從機設(shè)備的唯一的 64位 ROM有關(guān)。這些命令還允許主機能檢測到總線上有多少個從機設(shè)備以及其設(shè)備類型，或者有沒有設(shè)備處于報警狀態(tài)。從機設(shè)備可能支持 5種 ROM命令 (實際情況與 具體型號有關(guān) )，每種命令長度為 8 位。主機在發(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 說明 讀 ROM 命令 (33H) 讀總線上 DS18B20 命令 匹配 ROM 命令 (55H) 對總線上 DS18B20 尋址 跳過 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) 控制機識別總線上多個器件的 ROM 編碼 報警搜索命令 (ECH) 控制機搜索有報警的器件 (3) 功能命令 表 52 DS18B20 功能命令表 注 釋 :①在溫度轉(zhuǎn)換和復制暫存器數(shù)據(jù)至 EEPROM 期間，主機必須在單總線上允許強上拉，并且在此期間，總線上不能進行其它數(shù)據(jù)傳輸。②通過發(fā)送復位脈沖，主機能夠在任何時候中斷數(shù) 據(jù)傳輸。③在復位脈沖發(fā)送以前，必須寫入全部的三個字節(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 啟動溫度轉(zhuǎn)換 44H 無 ① 存儲器命令 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 9字節(jié)至主機 ② 寫暫存器 寫暫存器第 3 和 4 個字節(jié)的數(shù)據(jù)（即 TH、 TL和配置寄存器） 4EH 主機傳送 3個字節(jié)的數(shù)據(jù)至 DS18B20 ③ 復制暫存器 將暫存器中的 TH、 TL和配置字復制到 EEPROM 中 48H 無 ① 回讀 EEPROM 將 TH、 TL 和配置字從 B8H DS18B20 傳回讀狀 EEPROM 中回讀至暫存器中 態(tài)至主機 主機發(fā)送 ROM 指令，以訪問某個指定的 DS18B20，接著就可以發(fā)送DS18B20 支持的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出 DS18B20 暫存器、啟動溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機的供電方式。 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，也有的芯片無功能命令 (如可尋址開關(guān)芯片 DS2405)，在實際應(yīng)用中可根據(jù)設(shè)計的需要加以選擇。 N 開始 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 顯示一個器件的溫度值 結(jié)束 調(diào)初始化子程序 圖 52 溫度檢測模塊流程圖 按鍵輸入模塊 上電或復位后系統(tǒng)處于鍵盤管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測鍵盤輸入，接收初始時間設(shè)置、報警溫度設(shè)置和顯示時間等命令。鍵盤掃描流程圖如下圖 53 所示。 圖 53 鍵盤掃描流程圖 聲光報警模塊 報警溫度的設(shè)置是在單片機中設(shè)置一個單元存放預先設(shè)置好的報警溫度。將單片機從 DS18B20中讀取的溫度與報警溫度進行比較。當發(fā)現(xiàn) DS18B20溫度大于開始 有鍵閉合 有鍵閉合 軟件延時 確定按鍵位置 有鍵釋放 結(jié) 束 獲得鍵值 否