【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 3）連接 DS1820 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(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(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｒ虼?，在?DS1820 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 4）在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 2 硬件電路的設(shè)計(jì) 電源及看門(mén)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(biāo)準(zhǔn)電壓，為單片機(jī)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(zhuǎn)換器， 78xx/79 系列簡(jiǎn)單易用、價(jià)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(yīng)注意以下事項(xiàng)： 輸入輸出壓差不能太大 ,太大則轉(zhuǎn)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(huì)導(dǎo)致 高溫保護(hù)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(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 179。179。 系列和負(fù)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(biāo)準(zhǔn) 封裝 ，也有 9013 樣子的 TO92封裝。 因?yàn)槿斯潭煞€(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(nèi)部電路具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定。能夠?qū)崿F(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(yīng)用范圍很廣泛?？梢赃\(yùn)用本地調(diào)節(jié)來(lái)消除噪聲影響，解決了與單點(diǎn)調(diào)節(jié)相關(guān)的分散問(wèn)題，輸出電壓誤差精度分為 177。3% 和 177。5% 。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 7805三端穩(wěn)壓 IC在電路運(yùn)用中應(yīng)注意以下事項(xiàng) :輸入輸出壓差不能太大 ,太大則轉(zhuǎn)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(guò) 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(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)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(gè)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(dāng)輸出電較大時(shí)， 7805 應(yīng)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(lái)的功率損耗，所以一 般輸入為915V 之間。 考慮到單片機(jī)會(huì)受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī) ? 等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單片機(jī)重起，本設(shè)計(jì)為單片機(jī)電路添加一個(gè)外部看門(mén)狗電路。定時(shí)查詢單片機(jī)的工作狀態(tài) ,一但發(fā)現(xiàn)異常即對(duì)單片機(jī)延時(shí)重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。 看門(mén)狗的介紹： 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)的干擾，造成各種寄存器和內(nèi)存的數(shù)據(jù)混亂，會(huì)導(dǎo)致程序指針錯(cuò)誤，不在程序區(qū)，取出錯(cuò)誤的程序指令等，都會(huì)陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的 系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)正常工作，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，可能會(huì)導(dǎo)致 EEPROM 數(shù)據(jù)混亂， EEPROM 擦寫(xiě)壽命耗盡，部分地址無(wú)法寫(xiě)入數(shù)據(jù)，所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮，便北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 產(chǎn) 生 了 一 種專 門(mén) 用于 監(jiān) 測(cè)單 片 機(jī) 程序 運(yùn) 行狀 態(tài) 的 芯片 ， 俗稱 看 門(mén)狗(watchdog)。 看門(mén)狗的應(yīng)用： 看門(mén)狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是 :看門(mén)狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O 引腳相連，該 I/O 引腳通過(guò)程序控制它定時(shí)地往看門(mén)狗的這個(gè)引腳上送入高電平（或低電平），這一程序語(yǔ)句是分散地放在單 片機(jī)其他控制語(yǔ)句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí)，寫(xiě)看門(mén)狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個(gè)時(shí)候，看門(mén)狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來(lái)的信號(hào)，便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位。即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開(kāi)始執(zhí)行，這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位。 看門(mén)狗的基本原理： 看門(mén)狗，又叫 watchdog timer，是一個(gè)定時(shí)器電路，一般有一個(gè)輸入，叫喂狗 (kicking the dog or service the dog），一個(gè)輸出到 MCU 的 RST端，MCU 正常工作的時(shí)候，每隔一段時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端，給 WDT 清零，如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間不喂狗，（一般在程序跑飛時(shí)）， WDT 定時(shí)超過(guò)，就會(huì)給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到 MCU，使 MCU 復(fù)位 . 防止 MCU 死機(jī) . 看門(mén)狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛。 工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動(dòng)了看門(mén)狗的計(jì)數(shù)器，看門(mén)狗就開(kāi)始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定的時(shí)間還不去清看門(mén)狗，那么看門(mén)狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出從而引起看門(mén)狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位，所以在使用有看門(mén)狗的芯片時(shí)要注意清看門(mén)狗。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系 統(tǒng)提供復(fù)位信號(hào)，其門(mén)限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門(mén)限電平時(shí)。 NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號(hào)。 NE56604內(nèi)置一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運(yùn)行。看門(mén)狗能產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)用來(lái)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(mén)狗的監(jiān)控周期為 100mS（典型值）。 由單片機(jī)的 T1定時(shí)（小于 100ms）輸出脈沖復(fù)位看門(mén)狗的定時(shí)器，一但系統(tǒng)程序出現(xiàn)異常， 超時(shí)，未 復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器，看門(mén)狗將輸出 RESET信號(hào)使單片機(jī)重新起動(dòng)。該芯片門(mén)限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 降到低于門(mén)限電平時(shí)，也將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，以確保微處理器的正常運(yùn)行。 特性 .正負(fù)雙邏輯輸出的有效復(fù)位信號(hào)。 .精準(zhǔn)的門(mén)限電平監(jiān)測(cè)。 .上電復(fù)位內(nèi)部延時(shí)。 .可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器。 .看門(mén)狗定時(shí)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(mén)狗電路圖北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 鍵盤(pán)電路 鍵盤(pán)采用行列式和外部中斷相結(jié)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(jī) RA 口與 RB 口。其中 S0~S9 分別對(duì)應(yīng)溫度 27～ 36 度，用戶按下哪個(gè)鍵系統(tǒng)將把溫度保持在設(shè)定的溫度下。電路圖如圖 2— 4 所示 表 2— 1 各個(gè)鍵功能 按鍵 鍵名 功能 S0~S9 數(shù)字鍵 設(shè)置保溫箱溫度 YES 確認(rèn)鍵 設(shè)置溫度后進(jìn)行確認(rèn) NO 清除鍵 用戶設(shè)定溫度錯(cuò)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(pán)接口電路 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 LED 顯示電路 單片機(jī)來(lái)連接 LED 顯示器的設(shè)計(jì)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(jī)端口資源，利用 8279 等芯片可以實(shí)現(xiàn)動(dòng) 態(tài)顯示，程序也容易寫(xiě)，在某單片機(jī)并口需要連接很多設(shè)備的設(shè)計(jì)種不推薦使用，還有一種是利用單片機(jī)串口動(dòng)態(tài)掃描的 LED 顯示電路。 MC14995 功能介紹： 該芯片由 16 條引腳，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2— 5： 圖 2— 5 MC14495 BCD— 7 段十六進(jìn)制鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器 由圖 2— 5 可見(jiàn)， 4 位鎖存器對(duì) A、 B、 C 和 D 端輸入的 BCD 碼進(jìn)行鎖存。由選通線 LE 控制鎖存器，當(dāng) LE=0 時(shí)，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(dāng)輸入值大于 10 時(shí)， h+i=1；輸入值小于 10 時(shí)， h+i=0。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 當(dāng)輸入 ABCD=1111(15)時(shí)， UCR=0。 驅(qū)動(dòng)器輸入 10mA 電流，并有內(nèi)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(guān)系如下表 2— 2所示。 表 2— 2 MC14495 輸入、輸出及顯示字符關(guān)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(shè)計(jì)采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動(dòng)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(qū)動(dòng)器，對(duì) A、 B、 C、 D 端輸入的 BCD 碼進(jìn)行鎖存。由選通線 LE 控制鎖存器，LE =時(shí)允許輸入數(shù)據(jù)， LE =1 時(shí)，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(dāng) MC14495 驅(qū)動(dòng) LED 顯示 0～ 9 字符時(shí)， h+i 端為 0，所以將 h+i經(jīng)非門(mén)與 LED得 dp 相接， LED 將一直顯示小數(shù)點(diǎn)。 具體電路圖如下圖 2— 6 所示： 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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