【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 組成，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘利用單片機(jī) 內(nèi)部一個(gè)高增益的反向放大器，把一個(gè)晶振和兩個(gè)電容器組成的自激震蕩電路接到 XTAL1（ 19腳）和 XTAL2（ 18腳）之間。震蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。本最小系統(tǒng)中晶振采用 12M，起振電容采用 30pF 。 CPU第 9管腳復(fù)位（ RST）功能，本設(shè)計(jì)具有上電復(fù)位功能， 主要功能是把 PC初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H單元開始執(zhí)行程序 。在單片機(jī)最小系統(tǒng)上電時(shí)，利用 R11 和 C3 充放電原理，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)最小系統(tǒng)的復(fù)位。 溫度傳感器的簡(jiǎn)介 、 DS18B20基本知識(shí) DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn)： （ 1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 （ 2）、在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 （ 3）、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 （ 4）、測(cè)量溫度范圍在－ 55。 C到＋ 125。 C之間。 （ 5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到 12位選擇。 （ 6） 、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 、 DS18B20的引腳介紹 TO－ 92封裝的 DS18B20的引腳排列見圖 1，其引腳功能描述見表 53。 圖 53（ DS18B20 底視圖） 表 53 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 、 DS18B20的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，本設(shè)計(jì)必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪問。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(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)寫時(shí)序開始， 11 如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，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 54 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過程。 對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要 60us才能完成。 圖 55 DS18B20 的讀時(shí)序 對(duì)于 DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序兩個(gè)過程。 對(duì)于 DS18B20寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“ 0”電平，當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。 圖 56 DS18B20 的寫時(shí)序 12 圖 57為 DS18B20的程序流程圖： 圖 57 DS18B20 程序流程圖 、本系統(tǒng)所使用的 DS18B20電路 圖 58為 DS18B20電路圖： 圖 58 DS18B20 電路圖 、 NE555 簡(jiǎn)介及應(yīng)用 、 NE555基本知識(shí) 555 時(shí)集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。它設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思奇巧，用途廣泛，備受電子專業(yè)設(shè)計(jì)人員和電子愛好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小 IC。它有很多優(yōu)異的性能而且用途極廣，它們表現(xiàn)在：第一，開始 主機(jī)發(fā)送低脈沖 釋放總線 標(biāo)志位置位 初始化完成 清除標(biāo)志位 等待回應(yīng) 13 定時(shí)精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓范圍寬，從 3V到 18V，能和數(shù)字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)，指示燈、揚(yáng) 聲器，第四，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時(shí)延時(shí)電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、檢測(cè)電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制，測(cè)數(shù)，通信等各個(gè)領(lǐng)域。 、 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明 圖 59 555時(shí)基電路管腳排列圖 圖 510 555電路結(jié)構(gòu)方框圖 555 芯片引腳圖及引腳描述 555 的 8 腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為 5～ 18V，以 UCC 表示；從分壓器上看出，上比較器 6 腳 A1 的５腳接在 R1 和 R2 之間，所以 5 腳 的電壓固定在 2UCC/3 上；下比較器 A2 接在 R2 與 R3 之間， A2 的同相輸入端電位被固定在 UCC/3 上。 根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由 、 本系統(tǒng)使用的 NE555電路 如圖 511為 NE555電路圖： 圖 511 NE555電路圖 、本系統(tǒng)所使用的 NE555電路的工作原理 NE５５５電路工作原理根據(jù)５５５定時(shí)器和外部器件構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，電源 14 經(jīng) R4對(duì)電容 C充電，使電容兩端電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng) uc上升到（ 2/3） Vcc時(shí)，輸出out為低電平，放電管 VT導(dǎo)通，把電容兩端電壓從（ 1/3） Vcc上升到（ 2/3） Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間 TPH的長(zhǎng)短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù) T充 =（ R4＋ Rx） C。 Rx和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài) .其維持時(shí)間 TPL的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù) T放＝ RxC0隨著 C的放電，電容兩端電壓下降，當(dāng) uc下降到（ 1/3） Vcc時(shí)，輸出 out。為高電平，放電管 VT截止， Vcc再次對(duì)電容 c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后， 電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后， uc電壓總是在（ 1/3～ 2/3） Vcc之間充電和放電，從而在輸出端產(chǎn)生一系列的脈沖頻率波形，通過輸出腳與單片機(jī)連接，將脈沖頻率信號(hào)輸入到單片機(jī)中。 、 RS485 總線的應(yīng)用及介紹 、 RS485 及其接口介紹 RS232 使用 12V,0,12V 電壓來(lái)表示邏輯，（ 12V 表示邏輯 1， 12V 表示邏輯 0），全雙工，最少 3 條通信線（ RX,TX,GND），因?yàn)槭褂媒^對(duì)電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時(shí)幾十米 也是可以的。 RS422，在 RS232 后推出，使用 TLL 差動(dòng)電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯， RS422 定義為全雙工的，所以最少要 4 根通信線（一般額外地多一根地線），一個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)最多 10 個(gè)接收器（即接收器為 1/10 單位負(fù)載），通訊距離與通訊速率有關(guān)系，一般距離短時(shí)可以使用高速率進(jìn)行通信，速率低時(shí)可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離通信，一般可達(dá)數(shù)百上千米。 RS485，在 RS422 后推出，絕大部分繼承了 422，主要的差別是 RS485 可以是半雙工的，而且一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力至少可以驅(qū)動(dòng) 32個(gè)接收器（即接收 器為 1/32單位負(fù)載），當(dāng)使用阻抗更高的接收器時(shí)可以驅(qū)動(dòng)更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工 485 驅(qū)動(dòng) /接收器對(duì)都是標(biāo)： RS422/485 的，因?yàn)槿p工 RS485 的驅(qū)動(dòng) /接收器對(duì)一定可以用在 RS422 網(wǎng)絡(luò)。 RS485 的電氣特性：邏輯 1以兩線間的電壓差為 +（ 26） V 表示；邏輯 0以兩線間的電壓差為 （ 26） V 表示。接口信號(hào)電平比 RS232C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式， 現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接 32 個(gè)結(jié)點(diǎn)。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接 RS485 通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“ A”、“ B”端連接起來(lái)。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因： (1)共模干擾問題： RS485 接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人 們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍， RS485 收發(fā)器共模電壓范圍為 7～ +12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中 共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。 (2)EMI 問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。 由于 PC 機(jī)默認(rèn)的只帶有 RS232 接口，有兩種方法可以得到 PC 上位機(jī)的 RS485 電路：（ 1）通過 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換電路將 PC 機(jī)串口 RS232 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 RS485 信號(hào)，對(duì)于情況 15 比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。（ 2）通過 PCI 多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為 RS485 類型的擴(kuò)展卡。 RS485 的網(wǎng)絡(luò)布置 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （ 1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長(zhǎng)或通信速 率的提高，其不良影響會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。 （ 2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長(zhǎng)的分支線引出到總線。 在 RS485 組網(wǎng)過程中另一個(gè)需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在 開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國(guó) MAXIM 公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（上升或下降時(shí)間）超過電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的 3 倍以上時(shí)就可以不加匹配。 一般終端匹配采用終端電阻方法， RS485 應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終端電阻在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中取 120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在 100～ 120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效，但有一個(gè)缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗 較大功率，對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是 RC 匹配。利用一只電容 C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容 C 的取值是個(gè)難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào)，達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。 最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實(shí)施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個(gè)辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務(wù)器來(lái)取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局域網(wǎng)資源減少線 路投資，節(jié)約成本，相當(dāng)于通過 tcp/ip 把多串口卡放在了現(xiàn)場(chǎng)。 、 RS485 應(yīng)用 在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至 200mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 市場(chǎng)上一般 RS485 采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。 RS485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用 RS485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成 分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián) 32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和 32 臺(tái)接收器。本系統(tǒng)采用 RS485 建立多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，并以兩個(gè)從機(jī)為例成功實(shí)現(xiàn)了主機(jī)對(duì)從機(jī)及自己的數(shù)據(jù)采集及處理，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信。 本次設(shè)計(jì)所使用的 RS485 的電路圖 圖 512 為 R