【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖3－5 測(cè)溫原理圖 運(yùn)用——告警信號(hào)在DSl8B20完成溫度變換之后，溫度值與儲(chǔ)存在TH和TL內(nèi)的告警觸發(fā)值進(jìn)行比較。由于是8位寄存器，所以9～12位在比較時(shí)忽略。TH或TL的最高位直接對(duì)應(yīng)于16位溫度寄存器的符號(hào)位。如果溫度測(cè)量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位，每次溫度測(cè)量都會(huì)更新此標(biāo)志。只要告警標(biāo)志置位，DSl8B20就將響應(yīng)告警搜索命令，這也就允許單線上多個(gè)DSl8B20同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量，即使某處溫度越限，也可以識(shí)別出正在告警的器件。 單總線(single一bus)技術(shù)目前，微機(jī)和外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€常用的有㎡C總線、SPI總線等。其中，㎡C總線采用同步串行兩線(一根時(shí)鐘線、一根數(shù)據(jù)線)方式，而SPI總線采用同步串行三線(一根時(shí)鐘線、一根輸入線、一根數(shù)據(jù)輸出線)方式。美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出了一項(xiàng)特有的單線(single—bus)技術(shù)。該技術(shù)與上述總線不同，它采用單根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。這種單線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單、便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。單線技術(shù)適用于單主機(jī)系統(tǒng)，單主機(jī)能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備，它們之間的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線來(lái)完成。主機(jī)和從機(jī)之間的通信主要分為3個(gè)步驟：初始化單線器件、識(shí)別單線器件和單線數(shù)據(jù)傳輸。由于只有一根線通信，所以它們必須是嚴(yán)格的主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，主機(jī)訪問(wèn)每個(gè)單線器件必須嚴(yán)格遵循單線命令序列，如果命令序列混亂，單線器件將不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。 DS18B20的特性DS18B20 是一種數(shù)字式的溫度傳感器, 在其內(nèi)部使用了在(OnBorad)專(zhuān)利技術(shù)。使其具有以下特性:單線接口, 只需一根口線與CPU 連接。不需要外部元件, 不需要備份電源, 可用數(shù)據(jù)線供電。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能, 多個(gè)DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上。溫度測(cè)量范圍從 50℃～ 125℃。通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)1246。 2～ 1246。16 的四級(jí)精度轉(zhuǎn)換。在93. 75m s 和750m s 內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化9 位和12 位的數(shù)字量。用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。報(bào)警搜索命令可以識(shí)別哪片DS18B20 溫度超限。芯片本身帶有命令集和存儲(chǔ)器 顯示器件LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種，其工作特點(diǎn)是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負(fù)極)短接后作為公共陰極。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平、?端接低電平時(shí)，才能發(fā)光。　　LED的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見(jiàn)管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍(lán)光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其它顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目?！　ED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過(guò)開(kāi)啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cd/m2)與正向電流IF有關(guān)，用公式表示：L=KIF　　即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用LED數(shù)碼管時(shí)，工作電流一般選10mA左右／段，既保證亮度適中，又不會(huì)損壞器件。LED數(shù)碼管的引腳配置與兩種接法如圖36 圖36 LED數(shù)碼管的引腳與接法 第4章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由AT89S52構(gòu)成的溫度計(jì)主要由三部分組成：DSl8820溫度傳感器、單片機(jī)AT89S5由LED數(shù)碼管構(gòu)成的顯示模塊。其系統(tǒng)原理框圖如圖4－1所示。DSl8820作為單片機(jī)AT89S52的外部信號(hào)源，把所采集到的溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)I／O接口傳給C52,C52啟動(dòng)ROM內(nèi)的控制程序驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，通過(guò)I／0接口和數(shù)據(jù)傳送給數(shù)碼管，將采集到的溫度顯示出來(lái)。溫度及原理框圖：溫度傳感器DS18B20單片機(jī)AT89S52LED數(shù)碼管圖41 溫度計(jì)原理框圖 主板電路系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路。溫度顯示電路。上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等，如圖42所示。 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。可以根據(jù)所屬程序設(shè)置溫度及上下限報(bào)警設(shè)置。蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)。發(fā)出報(bào)警嗚叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒(méi)有被測(cè)溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限。從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。圖中復(fù)位電路為上電復(fù)位，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。圖42 單片機(jī)主板電路 顯示電路顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少．．串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用8個(gè)電阻代替74LS64右移寄存器驅(qū)動(dòng).圖43 溫度顯示電路 DS18B20與單片機(jī)接口電路 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4－4 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 圖44 DS18B20與單片機(jī)的接口電路 總電路圖基于AT89S51的溫度測(cè)量系統(tǒng)電路圖把溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)(以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié))，若采用帶屏蔽的雙絞電纜線，連線的長(zhǎng)度可以達(dá)到150m，輸出腳I／，R。為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。AT89S52是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，內(nèi)含2 KB的FLASH RoM，用戶(hù)程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管和四個(gè)9012組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器控制程序是按照DSl8B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對(duì)傳感器的讀寫(xiě)和對(duì)溫度的顯示。 產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量范圍：一55—+125℃，測(cè)量精度：0．5℃；反應(yīng)時(shí)間小于等于500ms。圖4－5 基于AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示刷新子程序等。 主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。其程序流程圖如圖5－1所示初始化 調(diào)用顯示子程序 1S N初 次上 電 Y N Y讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令圖51 主程序流程圖 讀出溫度子程序流程圖讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。其程序流程圖如圖5－2所示開(kāi)始發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn) Y9字節(jié)完？