【文章內(nèi)容簡介】 5186。C 的溫度范圍。它輸出的方波信號具有正比于絕對溫度的周期，采用 6腳 SOT23 封裝，僅占很小的確良板面。該器件通過一條 I/O 與微處理器相連，利用微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器測出周期后就可計(jì)算出溫度。 2． 可多點(diǎn)檢測、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器 DS1621 DS1621是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個(gè)不揮發(fā)性存儲器，可以在存儲器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進(jìn)行恒溫器的溫度控制，由于這些存儲器具有不揮發(fā)性，因而一次寫入后，即使不用 CPU 也仍然可以獨(dú)立作用。 溫度測量原理和精度，在芯片上分別設(shè)置了一個(gè)振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器（ OSC1）和一個(gè)溫度系數(shù)較小的振 蕩器（ OSC2）。在溫度較低時(shí)，由于 OSC2 的開門時(shí)間較短，因此溫度測量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（ n）較小；而當(dāng)溫度較高時(shí)，由于 OSC2 的開門時(shí)間較長，其計(jì)數(shù)值（ m）增大。 如果在上述數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個(gè)同實(shí)際溫度相差的校正數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)高精度的數(shù)字溫度傳感器。該公司將這個(gè)校正值寫入芯片中的不揮發(fā)存儲器中，這樣傳感器輸出的數(shù)字量就可以作為實(shí)際測量的溫度數(shù)據(jù)，而不需要再進(jìn)行校準(zhǔn)。它可測量的溫度范圍為 55186。C~+125186。C，在 0186。C~+70186。C 范圍內(nèi)，測量精度為177。 ，輸 150 出的 9 位編碼直接與溫度相對應(yīng)。 DS1621同外部電路的控制信號和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實(shí)現(xiàn)的，由 CPU生成串行時(shí)鐘脈沖（ SCL），SDA 是雙向數(shù)據(jù)線。通過地址引腳 A0、 A A2 將 8 個(gè)不同的地址分配給各器件。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式，并對工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。被測的溫度數(shù)據(jù)被存儲在溫度傳感器寄存器中，高溫（ TH）和低溫（ TL）閾值寄存器存儲了恒溫器輸出（ Tout）的閾值。 現(xiàn)在，各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如， MAXIM公司近期推出的 MAX1619是一種增強(qiáng)型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器，能夠監(jiān)測遠(yuǎn)端 PN結(jié)和其自身封裝的溫 度，它具有雙報(bào)警輸出； ALERT 和 OVERT。ALERT 用于指示各傳感器的高 /低溫狀態(tài)， OVERT 信號等價(jià)于一個(gè)自動調(diào)溫器，在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時(shí)觸發(fā)， MAX1619 與 MAX1617A 完全兼容，非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制，甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍能正常工作。半邊天這拉斯半導(dǎo)體公司的 DS1615 是有記錄功能的溫度傳感器，器件中包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字式溫度傳感器、非易失性存儲器、控制邏輯電路以及串行接口電路。數(shù)字溫度傳感器的測量范圍為 40186。C~+85186。C，精度為177。 2186。C，讀 取 9 位時(shí)的分辨率是 ， 讀取 13 位時(shí)的分辨率是 。 時(shí)鐘提供的時(shí)間從秒至年月，并對到 2100年以前的閏年作了修正。電源電壓為 ~， 8 腳 SOIC 封裝。 DS17775 是數(shù)字式溫度計(jì)及恒溫控制器集成電路。其中包含數(shù)字溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器以及兩線串行接口電路。供電電壓在 3V至 5V時(shí)的測量溫度精度為177。 2186。C， 讀 取 9 位時(shí)的分辨率是 ， 讀取 13 位時(shí)的分辨率是 。 常用外圍設(shè)備接口電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要有人機(jī)對話功能。它包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù) 據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。人對系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)及數(shù)據(jù)輸入的外部設(shè)備最常用的是鍵和鍵盤。如對系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)干預(yù)的功能鍵和向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)字鍵、撥碼盤等。也有非接觸式的，如遙控鍵盤，遠(yuǎn)程開在以及語音輸入接口等。系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果的外部設(shè)備最常用的有各種報(bào)警指示燈、 LED/LCD 數(shù)碼管顯示器、CRT 顯示器和打印機(jī)。圖 41 為單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)對話通道配置圖。 圖 41 微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)對話通道配置圖 除了人機(jī)對話通道外，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)尚需被測 信號輸入通道（也稱前向通道）和控制對象的輸出通道（也稱后向通道），被測信號如電壓、電流、溫度、壓力、位移等，一般是模擬量，它需要傳感器檢測、放大變換，然后 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能被 CPU 接受。對系統(tǒng)控制對象， CPU一般只能輸出數(shù)字量，多數(shù)情況下需要將數(shù)字量 D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，然后去驅(qū)動控制對象。 LED 數(shù)碼管顯示接口 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖 42a 為 ，其中七只發(fā)光二極管分別對應(yīng) a~g筆段構(gòu)成“ ”字形另一只發(fā)光二極管 Dp作為小數(shù)點(diǎn)。因此這種 LED 顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)數(shù)碼。 151 圖 42 LED 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖 42 示 b、 c 所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端 COM，公共端 COM接高電 平， a~g、 Dp各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時(shí)，該筆段發(fā)光，高電平時(shí)不發(fā)光。控制苛幾段筆段發(fā)光，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。共陰型是將各數(shù)碼發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端 COM 接地，某筆段通過限流電阻接高電平時(shí)發(fā)光。 LED 數(shù)碼管按其外形尺寸有多種形式，使用較多的是 和 ；按顯示顏色也有多種形式，主要有紅色和綠色；按亮度強(qiáng)弱可分為高亮和普亮，指通過同樣的電流顯示亮度不一樣，這是因發(fā)光二極管的材料不一樣而引起的。 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降 一般為 ~2V 額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時(shí)取 10mA為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，可脈沖電流，但一般不超過 40mA。 LED 數(shù)碼管編碼方式 當(dāng) LED 數(shù)碼管與單片機(jī)相聯(lián)時(shí)，一般將 LED 數(shù)碼管的各筆段引腳 a、 b、?、 g、 Dp 按某一順序接到 MCS－ 51 型單片機(jī)某一個(gè)并行 I/O 口 D0、 D?、 D7，當(dāng)該 I/O 口輸出某一特定數(shù)據(jù)時(shí)，就能使 LED 數(shù)碼管顯示出某個(gè)字符。例如要使共陽極 LED 數(shù)碼管顯示“ 0”，則 a、 b、 c、 d、 e、 f各筆段引腳為低電平， g和 Dp 為高電平，如表 41 所示。 表 41 共陽極 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 0”時(shí)各管段編碼 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段碼 顯示數(shù) Dp g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 C0H 稱為共陽 LCD 數(shù)碼管顯示“ 0”的字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱為七段碼，包括小數(shù)點(diǎn)的字段稱為八段碼。 LED 數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點(diǎn)計(jì)否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按 a、 b、?、 g、 Dp 編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下將 a、 b、?、 g、 Dp順序打亂編碼。表 42為共陰和共陽 LED 數(shù)碼管幾種八段編碼表。 表 42 共陰和共陽 LED 數(shù)碼管幾種八段編碼 共陰順序小數(shù)點(diǎn)暗 ` 共陰逆序小數(shù)點(diǎn)暗 共陽順序 小數(shù)點(diǎn)亮 共陽順序 小數(shù)點(diǎn)暗 Dp g f e d c b a 16 進(jìn)制 a b c d e f g dp 16 進(jìn)制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H 152 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H LED 數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路 LED 數(shù)碼管顯示電 路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。 ① 靜態(tài)顯示方式 在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個(gè) 8 位 I/O口控制，而且該 I/O口須有鎖存功能， N位顯示器就需要 N 個(gè) 8 位 I/O 口，公共端可直接接 +5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時(shí)，每一位字段碼分別從 I/O 控制口輸出，保持不變直至 CPU 刷新顯示為止。也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用 I/O 口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。 ② 動態(tài)掃描顯示方式 當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時(shí)，為了簡化電路、降低硬件成 本，通常采用動態(tài)掃描顯示電路。所謂動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的 a 段連在一起， b 段連在一起? g 段連在一起，共 8 段，由一個(gè) 8 位 I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰 COM）由另一個(gè) I/O口控制，如圖 43 所示。這種連接方式由于將多位字段線連在一起，當(dāng)輸出字段碼時(shí)，由于多們同時(shí)選通，每一位將顯示相同的內(nèi)容。因此，要想顯示不同的內(nèi)容。必須采取輪流顯示的方式。即在某一瞬間時(shí)，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極 LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他各位的字位線處于開斷狀態(tài) ，同時(shí)字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時(shí)，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時(shí)，單獨(dú)顯示下一樣，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時(shí)穩(wěn)定顯示。 圖 43 動態(tài)顯示 LED數(shù) 碼管連接方式 本設(shè)計(jì)為靜態(tài)顯示，電路中圖所示。顯示器由 5 個(gè) LED 數(shù)碼管組成。輸入只有兩個(gè)信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN 和移位信號 CLK。 5 個(gè)串 /并移位寄存器芯片 74LS164 首尾相連。每片的并行輸出作為 LED 數(shù)碼管的段碼。 設(shè)計(jì)說明 本設(shè)計(jì)是模擬溫度 的顯示，溫度經(jīng)過熱敏電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)放大器放大后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸出到靜態(tài)顯示部分，顯示其溫度值。 其中溫度范圍的計(jì)算原理：首先把 A/D轉(zhuǎn)換中電位器順時(shí)針旋到底，即模擬信號的輸入不衰減，選取兩個(gè)溫度狀態(tài) T1T2，分別測量出其模擬輸出電壓 V1V2；根據(jù) ADC0809的輸入范圍在 0到 5伏，即可計(jì)算出溫度極限。 0伏時(shí)對應(yīng)的溫度 TL： T1（ V10）（ T2T1） /（ V2V1） 5伏時(shí)對應(yīng)的溫度 TH： T1（ V15）（ T2T1） /（ V2V1） 本設(shè)計(jì)中近似計(jì)算 TH為 150℃， TL為 50℃。 程序中溫度的計(jì)算原理：首先用溫度范圍除以 0 到 256（即每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的溫度增長率），然后乘以模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即得到升高的溫度，再和最低溫度相加，就可以得到實(shí)際的溫度值。其公式為： TL+AX（ THTL） /256 153 TL：顯示的最低溫度 TH：顯示的最高溫度 AX：模擬電壓所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 在 A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)?zāi)K中模擬信號輸入端的電位器可調(diào)節(jié)電壓輸入，用以模擬低溫狀態(tài)下的溫度顯示，當(dāng)電位器順時(shí)針旋到底時(shí)，輸入信號不衰減，顯示溫度與室溫相對應(yīng)，用做數(shù)字顯示溫度表。 流程圖及源程序 如圖 44 所示 圖 44 流程圖 LOWTEMP EQU 50 ； A/D 0 HIGHTEMP EQU 150 ； A/D 255 ADPORT EQU 0FEFBH ； A/D端口地址 LEDBUF EQU 30H ；置存儲區(qū)首址 TEMP EQU 40H ；置緩沖區(qū)首址 CURTEMP EQU 60H ； DIN BIT 0B0H ；置串行輸出口 CLK BIT 0B1H ；置時(shí)鐘輸出口 ORG 0000H LJMP START LEDMAP: DB 3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH ； 0， 1， 2， 3， 4， 5 DB 7DH,7