【文章內容簡介】 就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 3）連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當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。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(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 DS1820 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 4）在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當程序讀該DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 2 硬件電路的設計 電源及看門狗電路 電源部分由 9/12V 直流電源適配器 和 7805 組成，輸出 5V 標準電壓，為單片機及其他芯片供電。 三端穩(wěn)壓器件 78xx/79xx 系列三端穩(wěn)壓器件是最常用的線性降壓型 DC/DC 轉換器， 78xx/79 系列簡單易用、價格低廉，直到今天還在大多電路中采用。 如 7805， 7806， 7809， 7812， 7815， 7824，（ 79179。179。）。 78xx/79xx 系列在降壓電路中應注意以下事項： 輸入輸出壓差不能太大 ,太大則轉換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； 輸出電流不能太大， 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導致 高溫保護或熱擊穿； 輸入輸出壓差也不能太小 ,大小效率很差。 圖 2— 1 7805 引腳圖 7805 三端穩(wěn)壓集成電路，電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 179。179。 系列和負電壓輸出的 79179。179。 系列。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標準 封裝 ，也有 9013 樣子的 TO92封裝。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 7805 三端穩(wěn)壓 IC 內部電路具有過壓保護、過流保護、過熱保護功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠實現(xiàn) 1A 以上的輸出電流。器件具有良好的溫度系數(shù)，因此產(chǎn)品的應用范圍很廣泛。可以運用本地調節(jié)來消除噪聲影響，解決了與單點調節(jié)相關的分散問題，輸出電壓誤差精度分為 177。3% 和 177。5% 。 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 13 7805三端穩(wěn)壓 IC在電路運用中應注意以下事項 :輸入輸出壓差不能太大 ,太大則轉換效率急速降低，而且容易擊穿損壞。最高輸入電壓不能超過 35伏 。 輸出電流 不能太大， 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導致高溫保護或熱擊穿 。 輸入輸出壓差也不能太小 ,低于 2 伏穩(wěn)壓效率急速下降。 7805 集成穩(wěn)壓器 組成的 的 電源 電路如下圖所示，這是一個輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。 IC采用集成穩(wěn)壓器 7805，輸入端和輸出端220u 和 濾波電容。當輸出電較大時， 7805 應配上散熱板。 圖 2— 2 電源部分電路圖 78**系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是 36V，最低輸入電壓比輸出電壓高 34V。還要考慮輸出與輸入間壓差帶來的功率損耗，所以一 般輸入為915V 之間。 考慮到單片機會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機 ? 等一些不可預知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機重起，本設計為單片機電路添加一個外部看門狗電路。定時查詢單片機的工作狀態(tài) ,一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。 看門狗的介紹： 在由單片機構成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成各種寄存器和內存的數(shù)據(jù)混亂，會導致程序指針錯誤，不在程序區(qū)，取出錯誤的程序指令等，都會陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的 系統(tǒng)無法繼續(xù)正常工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預料的后果，可能會導致 EEPROM 數(shù)據(jù)混亂， EEPROM 擦寫壽命耗盡，部分地址無法寫入數(shù)據(jù)，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 14 產(chǎn) 生 了 一 種專 門 用于 監(jiān) 測單 片 機 程序 運 行狀 態(tài) 的 芯片 ， 俗稱 看 門狗(watchdog)。 看門狗的應用： 看門狗電路的應用，使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是 :看門狗芯片和單片機的一個 I/O 引腳相連，該 I/O 引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平（或低電平），這一程序語句是分散地放在單 片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進入死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號，使單片機發(fā)生復位。即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復位。 看門狗的基本原理： 看門狗，又叫 watchdog timer，是一個定時器電路，一般有一個輸入，叫喂狗 (kicking the dog or service the dog），一個輸出到 MCU 的 RST端，MCU 正常工作的時候，每隔一段時間輸出一個信號到喂狗端，給 WDT 清零，如果超過規(guī)定的時間不喂狗，（一般在程序跑飛時）， WDT 定時超過，就會給出一個復位信號到 MCU，使 MCU 復位 . 防止 MCU 死機 . 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。 工作原理：在系統(tǒng)運行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復位，所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系 統(tǒng)提供復位信號，其門限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。 NE56604將產(chǎn)生精確的復位信號。 NE56604內置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運行?？撮T狗能產(chǎn)生一個系統(tǒng)復位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。 NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（典型值）。 由單片機的 T1定時（小于 100ms）輸出脈沖復位看門狗的定時器，一但系統(tǒng)程序出現(xiàn)異常， 超時，未 復位看門狗定時器，看門狗將輸出 RESET信號使單片機重新起動。該芯片門限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 15 降到低于門限電平時，也將產(chǎn)生復位信號，以確保微處理器的正常運行。 特性 .正負雙邏輯輸出的有效復位信號。 .精準的門限電平監(jiān)測。 .上電復位內部延時。 .可利用外部電阻調節(jié)的內部看門狗定時器。 .看門狗定時器的監(jiān)控周期為 100mS 典型值。 .VCC=。 .僅需很少的外圍元件。具體電路圖如下： 2 1U 1 6 A7 4 H C 0 4D2LEDR7300/ R E S E T8VS7RCT6V C C5CT1R E S E T2C L K3GND4U2N E 5 6 6 0 4V C C C 1 10 . 6 8R 1 11KR E S E TTOC 3 1C A P A C I T O RS 1 0P S W 圖 2— 3 看門狗電路圖北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 16 鍵盤電路 鍵盤采用行列式和外部中斷相結合的方法，各按鍵的功能定義如下表 2— S0~S YES、 NO 用三行四列接單片機 RA 口與 RB 口。其中 S0~S9 分別對應溫度 27～ 36 度，用戶按下哪個鍵系統(tǒng)將把溫度保持在設定的溫度下。電路圖如圖 2— 4 所示 表 2— 1 各個鍵功能 按鍵 鍵名 功能 S0~S9 數(shù)字鍵 設置保溫箱溫度 YES 確認鍵 設置溫度后進行確認 NO 清除鍵 用戶設定溫度錯誤或誤按了 YES 鍵后使用 S3S W P BS4S W P BS5S W P BS6S W P BS9S W P BS0S W P BS1S W P BS2S W P BS7S W P BNOS W P BS8S W P BY E SS W P BR25 .1 KR45 .1 KR35 .1 KR55 .1 K+5 圖 2— 4 鍵盤接口電路 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 LED 顯示電路 單片機來連接 LED 顯示器的設計常用的有兩種方法：一是接并口顯示，這種方法占用了大量的單片機端口資源，利用 8279 等芯片可以實現(xiàn)動 態(tài)顯示，程序也容易寫，在某單片機并口需要連接很多設備的設計種不推薦使用，還有一種是利用單片機串口動態(tài)掃描的 LED 顯示電路。 MC14995 功能介紹： 該芯片由 16 條引腳，內部結構如圖 2— 5： 圖 2— 5 MC14495 BCD— 7 段十六進制鎖存譯碼驅動器 由圖 2— 5 可見， 4 位鎖存器對 A、 B、 C 和 D 端輸入的 BCD 碼進行鎖存。由選通線 LE 控制鎖存器，當 LE=0 時，允許輸入數(shù)據(jù)，在 LE=1，鎖存輸入數(shù)據(jù)。 輸入譯碼電路將輸入的 BCD 碼： 0000~100 1010~1111 譯成 7 段 a、 b、 c、d、 e、 f、 g。引腳 h+i 為輸入數(shù)據(jù)值顯示端：當輸入值大于 10 時， h+i=1；輸入值小于 10 時， h+i=0。 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 當輸入 ABCD=1111(15)時， UCR=0。 驅動器輸入 10mA 電流，并有內部輸出限流電阻，可直接與顯示器相連接，故 LED 不需外加限流電阻。 MC14495 輸入、輸出及顯示字符關系如下表 2— 2所示。 表 2— 2 MC14495 輸入、輸出及顯示字符關系 輸入狀態(tài) 輸出段選碼引腳 顯示字符 D C B A h+i g f e d c b a 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 2 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 3 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 4 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 5 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 6 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 7 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 8 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 9 設計采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示。本文采用是靜態(tài)掃描方式。即用兩 塊芯片就可以完成顯示功能。 芯片 MC14495 作為驅動器，對 A、 B、 C、 D 端輸入的 BCD 碼進行鎖存。由選通線 LE 控制鎖存器，LE =時允許輸入數(shù)據(jù)， LE =1 時，鎖存輸入數(shù)據(jù)，其中 MC14495 輸入輸出及顯示字符如表 所示。而 LE 端由 24 譯碼器 FS1944 依次選通。由表 可知當 MC14495 驅動 LED 顯示 0～ 9 字符時， h+i 端為 0，所以將 h+i經(jīng)非門與 LED得 dp 相接， LED 將一直顯示小數(shù)點。 具體電路圖如下圖 2— 6 所示： 北京理工大學現(xiàn)代遠程（繼續(xù)）教育學院畢業(yè)設計 (論文 ) 19 A0A1S1S2GNDY0Y1Y2Y3R 1 57 4 L F 1 9 3a b c d e gfA B C DLER 1 2M C 1 4 9 9 5a b c d e