【文章內(nèi)容簡介】 直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 （ 2） LM358 參數(shù)特性 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 ； 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 ； 直流電壓增益高 (約 100dB)； 單位增益頻帶寬 (約 1MHz)； 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 一177。 15V)； 低功耗電流，適合于電池供電 ； 低輸入偏流 ； 低輸入失調(diào)電 壓和失調(diào)電流 ； 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ； 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ； 輸出電壓擺幅大 (0 至 )； 溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 性能特點 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點如下： ● 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； ●多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； ●無須外部器件； ●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； 10 ●零待機(jī)功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●用戶可定義報警設(shè)置； ●報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ●負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 圖 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第 5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定 溫度值 11 的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖 所示。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨 率。 圖 DS18B20 的字節(jié)定義 由圖 可見， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用 中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)向時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 圖 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出 該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以℃／ LSB 形式表示。 當(dāng)符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計算十進(jìn)制數(shù)值。圖 是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。 12 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)內(nèi)容作比較。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進(jìn) 行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。主機(jī) ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的測溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計 數(shù)據(jù) 2 的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)進(jìn)而完成溫度測量 。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 0℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1 和溫度寄 存器被預(yù)置在 0℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器１的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被 裝入，減法計數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此 循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要 計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值 。 圖 一部分溫度對應(yīng)表 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 13 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC549 的性能參數(shù) TLC549 是采用 IinCMOSTM 技術(shù)并以開關(guān)電容逐次逼近 原理工作的 8 為串行A/D 芯片，可與通用微處理器、控制器通過 I/O、 CLOCK CS、 DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口。 TLC549 既有 4MHz 的片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長為 17μ s，允許最高轉(zhuǎn)換速度達(dá) 40000 次 /s?？偸д{(diào)誤差最大為 177。 ，典型功耗為 6mW。 TLC549 采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其 VREF接地時， (VREF+)(VREF)≥ 1V,故可用于較小信號的采樣，此外該芯片還單電源 3～ 6V 的供電范圍?？傊?， TLC549 具有控制 口線少，時序簡單，轉(zhuǎn)換速度 快，低功耗，價格便宜等特點，故我們選用 TLC549 作為 A/D轉(zhuǎn)換器件使 用 。 TLC549 的內(nèi)部框圖和引腳名稱如圖 圖 TLC549 內(nèi)部框圖 TLC549 的工作原理 TLC549 帶有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與 I/O CLOCK 是獨立工作的，無需特殊速度和相位匹配。當(dāng) CS 為高時，數(shù)據(jù) DATA OUT 端處于高阻態(tài)，此時 I/O CLOCK不起作用。這種 CS 控制作用允許在同時使用 TLC549 時，共用 I/O CLOCK，以減少 A/D 使用時的 I/O 控制 端口。 14 AT89C51 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 的管腳如圖 AT89C51 的管腳圖 1．主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 15 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 顯示器件 LM016L LM016L 是雙行顯示的液晶顯示器。在溫度顯示方面觀察較方便，相比較于LED 數(shù)碼管其連接電路簡單而且觀察方便。 3 電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)整體硬件電路包括：紅外信號采集部分，環(huán)境溫度采集部分，復(fù)位部分，鍵盤輸入部分，顯示部分，報警部分等電路組成。 復(fù)位電路設(shè)計 當(dāng)在 AT89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持兩個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。若該引腳一直保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 我們采用的是上電與按鍵均有效的電路。按健復(fù)位電路是上電手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位 電路如下圖 復(fù)位電路 上下限溫度控制電路 如圖 該電路由四個點動式開關(guān)構(gòu)成，分別送入單片機(jī)的 、 、 口。開始時 、 、 、 口的電位都處于高電位，此時顯示屏顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)按下控制 的開關(guān)立即就會顯示上限溫度和下限溫度。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)置的溫度上限過低，再點擊控制 的開關(guān)就會將溫度上限所 16 設(shè)置的溫度降低，點擊 確定。如果覺得上限溫度設(shè)置的過低，此時按下控制 的開關(guān)，點擊控制 的開關(guān)就可將溫度上 限所設(shè)置的溫度升高，同樣點擊 確定。上述是對溫度上限的設(shè)置。當(dāng)需要設(shè)置溫度下限的時候，我們同樣需要點擊控制 的開關(guān)，在顯示溫度上限和下限時點擊控制 的開關(guān)就可調(diào)節(jié)溫度下限，點擊控制 的開關(guān)就可以在升溫降溫間轉(zhuǎn)換，設(shè)置好以后按確定按鈕回到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。 上下限溫度控制 報警電路 如圖 發(fā)聲器由 口輸出，當(dāng)溫度傳感器或紅外傳感器所探測的溫度低于或高于所設(shè)置的溫度上下限，揚聲器就會發(fā)出連續(xù)的報警聲。 圖 報警電路 顯示電路 圖 是 LM016L 與單片機(jī)的連接電路圖。 LM016L 是雙行顯示的液晶顯示器。在溫度顯示方面觀察較方便，相比較于 LED 數(shù)碼管其連接電路簡單而且觀察方便。 17 圖 顯示電路 P7187 紅外傳感電路 如圖 是紅外熱釋傳感器的工作電路圖，該電路有放大和濾波功能。 4 系統(tǒng) 調(diào)試仿真 仿真步驟： （ 1） 在 PROTUES 中按照設(shè)計原理及設(shè)計框架搭圖。 （ 2） 利用 QTH 軟件驚醒程序調(diào)試，生成 文件。 （ 3） 在 PROTUES 圖中加載 。 （ 4） 觀察現(xiàn)象。 （ 5） 在電路圖中調(diào)節(jié)滑動變阻器 RV1 改變紅外放大電壓大小，觀察輸 出 信號大 18 小，使其信號不要超出 ICL549 的基準(zhǔn)電壓，以免燒壞 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL549。 調(diào)試注意 事項 ： （ 1） 調(diào)節(jié) RV1 大小時注意使其信號不要超出 ICL549 的基準(zhǔn)電壓，以免燒壞 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL549。 （ 2） 在不超過紅外傳感器溫度上限和下限的情況下調(diào)試。 19 5 源程序 TEMP_ZH DATA 24H TEMPL DATA 25H TEMPH DATA 26H TEMP_TH DATA 27H TEMP_TL DATA 28H TEMPHC DATA 29H TEMPLC DATA 2AH k0 EQU K1 EQU K2 EQU K3 EQU K4 EQU DATE_SDO DATE_CS DATE_CLK BEEP EQU LCD_X EQU 2FH LCD_RS EQU LCD_RW EQU LCD_EN EQU flag1 equ KEY_UD EQU date_line equ ORG 0000H JMP MAIN MAIN: MOV SP,60H MOV A,00H MOV R0,20H MOV R1,10H CLEAR: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,CLEAR CALL SET_LCD CALL RE_18B20 20 START: CALL RESET JNB FLAG1,START1 CALL MENU_OK CALL READ_E2 CALL TEMP_BJ JMP START2 START1: CALL MENU_ERROR CALL TEMP_BJ JMP $ START2: CALL RESET JNB FLAG1,START1 MOV A,0CCH CALL WRITE MOV A,44H CALL WRITE CALL RESET MOV A,0CCH CALL WRITE MOV A,0BEH CALL WRITE CALL READ call CONVTEMP Call DISPBCD CALL CONV CALL TEMP_COMP CALL PROC_KEY SJMP START2 PROC_KEY:JB K1,PROC_K1 CALL BEEP_BL JNB K1,$