【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93．75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫(xiě)，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。同時(shí)其“一線總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新的概念。DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為55℃～125℃，在10～+85℃范圍內(nèi)，精度為177。0．5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20可以直接通過(guò)DQ端口向單片機(jī)輸入溫度信號(hào)（如圖9）。 圖9 DS18B20溫度采集系統(tǒng)DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供9 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DSl8B20 或從DSl8B20 送出,因此從主機(jī)CPU 到DSl8B20 僅需一條線(和地線)。 DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DSl8B20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20 的測(cè)量范圍從55 到+125， 可在l s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。DS18B20 用9 位存貯溫值度最高位S為符號(hào)。負(fù)溫度S=1,正溫度S=0 。 第四章 軟件處理部分 酒精測(cè)量處理部分 將傳感器輸出經(jīng)調(diào)整后的模擬電壓輸入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，采用ADC0804其操作時(shí)序圖如下 轉(zhuǎn)換時(shí)序 讀走數(shù)字信號(hào)時(shí)序圖10 ADC0804控制信號(hào)時(shí)序圖 MQK2酒精傳感器輸出電壓與酒精濃度近似為線性關(guān)系，由圖1可得酒精濃度與輸出電壓函數(shù)近似為 V=*C+3，C表示酒精濃度,單位為mg/L。本設(shè)計(jì)中加入了一個(gè)調(diào)整電路來(lái)使其輸出的電壓能夠滿足單片機(jī)的輸入要求，其輸入與輸出關(guān)系為VOUT=。因此輸入模擬電壓與呼出氣體中的酒精濃度的函數(shù)關(guān)系為V=*C+。當(dāng)開(kāi)始檢測(cè)時(shí)，采樣傳感器的輸出信號(hào),并準(zhǔn)備A/ D 轉(zhuǎn)換。每隔50 ms 采集一個(gè)電壓值,共采集10 個(gè),取其中最大的3 個(gè)結(jié)果,并計(jì)算其平均數(shù)。由于傳感器信號(hào)處理電路中酒精濃度值和輸出電壓值之間有線性關(guān)系,確定電壓值和酒精濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,最后輸出酒精濃度值。整個(gè)過(guò)程流程圖如圖11所示。濃度檢測(cè)子程序采樣，A/D轉(zhuǎn)換等待50ms得到10個(gè)結(jié)果N取最大的3個(gè)數(shù)求均值Y送數(shù)碼管顯視示與預(yù)設(shè)值比較報(bào)警大于返回延時(shí)2 S小于 圖11 酒精濃度檢測(cè)子程序流程圖大量的統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果表明，如果被測(cè)者深吸氣后以中等力度呼氣達(dá)三秒鐘上，這時(shí)呼出的氣就是從肺部深處出來(lái)的氣體。呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量有如下關(guān)系：BAC(in mg／L)=BrAC(in mg／L)x 2200其中，BAC代表血液酒精濃度，BrAC表示呼氣酒精濃度，in mg／L表示以每升中多少毫克為單位。也就是說(shuō)，以毫克／升為單位的血液酒精濃度在數(shù)值上相當(dāng)于以毫克／升為單位的呼氣酒精濃度乘上系數(shù)2200(由于各國(guó)的情況不同，在美國(guó)此系數(shù)采用2000，而歐洲很多國(guó)家采用2100)。由于BrAC受到環(huán)境溫度、濕度以及被測(cè)試者個(gè)體差異等多方面影響，其測(cè)試結(jié)果不如直接檢測(cè)BAC準(zhǔn)確，但是該結(jié)果仍可作為判斷飲酒程度的重要參考。我國(guó)對(duì)酒后駕駛的判定界限為10～30 g/100 L (血液中的酒精濃度)。 溫度處理部分 本系統(tǒng)軟件部分主要包括：DS18B20 的初始化子程序、向DS18B20 中寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序，從DS18B20 中讀數(shù)據(jù)子程序、溫度轉(zhuǎn)換子程序和通信子程序。軟件系統(tǒng)流程圖如圖12所示。開(kāi)始是否檢測(cè)1820初始化是否得到溫度溫度轉(zhuǎn)換數(shù)碼管顯示 圖12 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換軟件流程圖DSl820 工作過(guò)程及時(shí)序DSl820 工作過(guò)程中的協(xié)議如下:初始化RoM 操作命令存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)。1 初始化單總線上的所有處理均從初始化開(kāi)始。2 ROM 操作品令總線主機(jī)檢測(cè)到DSl820 的存在，便可以發(fā)出ROM 操作命令之一，這些命令如指令 代碼Read ROM(讀ROM) [33H]Match ROM(匹配ROM) [55H]Skip ROM(跳過(guò)ROM] [CCH]Search ROM(搜索ROM) [F0H]Alarm search(告警搜索) [ECH]3 存儲(chǔ)器操作命令指令 代碼Write Scratchpad(寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器) [4EH]Read Scratchpad(讀暫存存儲(chǔ)器) [BEH]Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器) [48H]Convert Temperature(溫度變換) [44H]Recall EPROM(重新調(diào)出) [B8H]Read Power supply(讀電源) [B4H]4 時(shí) 序主機(jī)使用時(shí)間隙(time slots)來(lái)讀寫(xiě)DSl820 的數(shù)據(jù)位和寫(xiě)命令字的位(1)初始化時(shí)序見(jiàn)圖10。主機(jī)總線to 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為480us的低電平信號(hào))， 接著在tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)，DSl820在檢測(cè)到總線的上升沿之后，等待1560us，接著DS1820 在t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60240 us) 如圖13中虛線所示。 圖13 初始化時(shí)序以下子程序在MCS51 仿真機(jī)上通過(guò)其晶振為12M.。初始化子程序：RESET：PUSH B 。 保存B 寄存器PUSH A 保存A 寄存器MOV A,4 。 設(shè)置循環(huán)次數(shù)CLR 。 發(fā)出復(fù)位脈沖MOV B,250 。 計(jì)數(shù)250 次DJNZ B,$ 。 保持低電平500usSETB 。 釋放總線MOV B,6 。 設(shè)置時(shí)間常數(shù)CLR C 。 清存在信號(hào)標(biāo)志W(wǎng)AITL: JB ,WH 。若總線釋放跳出循環(huán)DJNZ B,WAITL 。 總線低等待DJNZ ACC,WAITL。 釋放總線等待一段時(shí)間SJMP SHORTWH: MOV B,111WH1: ORL C,DJNZ B,WH1 。 存在時(shí)間等待SHORT: POP APOP B(2)寫(xiě)時(shí)間隙當(dāng)主機(jī)總線to時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間隙見(jiàn)圖1圖154 ，從to 時(shí)刻開(kāi)始15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫(xiě)的位送到總線上，DSl820 在t0 后1560us 間對(duì)總線采樣。若低電平寫(xiě)入的位是0，見(jiàn)圖14；若高電平寫(xiě)入的位是1，見(jiàn)圖15。連續(xù)寫(xiě)2位間的間隙應(yīng)大于1us。 圖14 寫(xiě)0時(shí)序 圖15 寫(xiě)1時(shí)序?qū)懳蛔映绦?待寫(xiě)位的內(nèi)容在C 中)WRBIT:PUSH B 。 保存BMOV B,28 。 設(shè)置時(shí)間常數(shù)CLR 。 寫(xiě)開(kāi)始NOP 。1usNOP 。1usNOP 。1usNOP 。1usN0P 。1us,C 。 C 內(nèi)容到總線WDLT: DJNZ B,WDLT。等待56UsPOP BSETB 。 釋放總線RET 。返回寫(xiě)字節(jié)子程序(待寫(xiě)內(nèi)容在A 中):WRBYTB:PUSH B : 保存BMOV B 8H 。 設(shè)置寫(xiě)位個(gè)數(shù)WLOP: RRC A 。 把寫(xiě)的位放到CACALL WRBIT 。 調(diào)寫(xiě) 1 位子程序DJNZ B WLOP 。 8 位全寫(xiě)完?POP BRET(3)讀時(shí)間隙見(jiàn)圖16主機(jī)總線to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí),總線只須保持低電平l7ts ,之后在t1 時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙讀時(shí)間隙在t1 時(shí)刻后t2 時(shí)刻前有效,tz 距to為15捍s,也就是說(shuō),tz 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位,并在to后的60 尸s 一120 fzs 內(nèi)釋放總線。讀位子程序(讀得的位到C 中