【文章內容簡介】 長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。(4) 在DS18B20 測溫程序設計中，向DS18B20 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號，一旦某個DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS18B20 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。單片機VCCDQGNDVcc DS18B20采用電源供電方式的電路圖單片機VccVcc DS18B20DS18B20DS18B20 K DS18B20采用寄生電源的電路圖 HS1100簡介及測濕度原理圖 HS1100 /1101的特點HS1100/1101采用固態(tài)聚合物結構，它具有全互換性，在標準環(huán)境下不需要校正，長時間飽和下快速脫濕，高可靠性等特點，可用于作業(yè)環(huán)境濕度自動化及工業(yè)控制系統(tǒng)，同時在需要濕度補償?shù)牡胤剿部梢缘玫胶艽蟮膽肹7]。濕度（HS1100）測量范圍：0～100%RH，準確度：177。2%RH；分辨率：%RH。 濕度測量電路設計及工作原理HS1100/HS1101電容式濕度傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接收的信號，常用2種方法：一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大、再A/D轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集，本文采用第二種方法。由HS1100/，它是典型的555非穩(wěn)態(tài)電路[8]。555必須為CMOS型定時器。HS1100/1101作為定時電容CT接在555的2腳(TR)和6腳(TH)上，R11起輸出短路保護作用。引腳7連接于電阻R9與R10之間，這樣充電支路為R9，R10，CT，放電支路為CT，R9。當電源+接通時，CT兩端的電壓=0，定時電路處于置位狀態(tài)，由+通過R9與R10對變量電容CT充電，當達到門限電壓(2/3)時，定時電路翻轉為復位狀態(tài)，CT通過R9向555內部的放電管放電，當降低到觸發(fā)電平(1/3)時，定時電路又翻轉為置位狀態(tài)，CT開始充電，這樣周而復始，形成振蕩。其工作循環(huán)中的充電時間、放電時間、振蕩頻率F可描述如下： （） （） （） （）為了使占空比接近50%，R9與R10相比，應該非常小，但是不能低于最小值，它受HS1100/1101起始充電電流的限制。一般要求起始充電電流不大于5mA。當外界濕度變化時引起HS1100/1101電容值的改變，從而改變回路的輸出頻率值。其輸出端與51單片機的T0腳相連接。555電路的非平衡電阻R8作為內部溫度補償用，應具有1%的精度，目的是為了引入溫度效應，使它與HS1100/1101的溫度效應相匹配。由于不同型號的555的內部溫度補償有所不同，所以R8的值必須與特定的芯片相匹配。，在溫度為25℃，典型的環(huán)境濕度下測量其對應的頻率值，通過多次反復實驗，得到幾種典型相對濕度值所對應的頻率值。為百分比相對濕度；為輸出頻率，單位是Hz。010203040506070809010073517224710069766853672866006468633061866033 LCD液晶顯示電路本系統(tǒng)的顯示部分采用LCD1602字符顯示模塊，與采用數(shù)碼管相比，硬件連接和軟件調試上都有優(yōu)勢[9]。只要把要顯示的內容放進液晶模塊的顯示存儲器里面就可以直觀的顯示出指定的內容，操作方便。 LCD1602主要技術參數(shù)顯示容量為162個字符；～；（）；；（WH）mm。 LCD1602的引腳說明 LCD顯示器LCD1602采用標準的14腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調整端。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7~14腳：D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15~16腳：空腳 控制指令說明1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的，模塊內部的控制器共有11條控制指令。指令1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置；指令2：光標復位，光標返回到地址00H；指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效；指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍； 指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標； 指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線； N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示； F： 低電平時顯示57的點陣字符，高電平時顯示510的點陣字符； 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置； 指令8：DDRAM地址設置； 指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙； 指令10：寫數(shù)據(jù)； 指令11：讀數(shù)據(jù)。 液晶內部顯示地址液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 控制指令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移動000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內容　　　　　　　　　 DM162的內部顯示地址12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行 掃描鍵盤，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端。有無按鍵按下的判斷方法：由列線逐列置低電平后，通過檢查行輸入狀態(tài)而確定的。其方法是：依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為高，則所按下的鍵不在此列；如果不全為高，則所按下的鍵必在此列，而且是在此列與電平為零的行線相交的交點上的那個鍵。一旦找到哪個按鍵被按下，就可以賦鍵值。按鍵說明：1）、Key1Key10分別對應09十個數(shù)字，按下其中一個鍵時，在顯示器上顯示其對應的數(shù)字；2）、按下Key11鍵表示進入濕度上下限值設定，顯示器上第一行顯示Humidity，第二行顯示濕度上下限值；3）、按下Key12鍵表示進入溫度上下限值設定，第一行顯示Temperature，第二行顯示溫度上下限值；4）、按下Key13鍵表示啟動和停止；5）、按下Key14Key16鍵分別表示進入設置P、I、D值的子程序。 報警電路本系統(tǒng)采用單片機與LED和蜂鳴器相連來顯示當前系統(tǒng)所處的狀態(tài)來報警。當溫度超過倉庫設置的溫度上下限值時，D1燈亮，并且蜂鳴器響；當濕度超過倉庫設置的濕度上下限值時，D2燈亮，同時蜂鳴器響。 溫濕度控制輸出驅動電路系統(tǒng)中有8路溫度檢測點，8路濕度檢測點，每路對應一個SCR可控硅控制電路。SCR開關的控制方式通常有兩種：相應控制和過零控制。相應控制會產生相當大的射頻干擾，并通過電網傳輸?shù)竭h距離，給電力系統(tǒng)造成“公害”。而過零控制方式是經過實踐檢驗、抑制SCR導通時產生干擾的一種行之有效的方法。本溫濕度控制系統(tǒng)采用過零控制，通過調節(jié)雙向可控硅的功率，交流“調功”方式控制電熱絲發(fā)熱量和直流電機轉速，即在每一個控制周期時間內，改變加在電熱絲或直流電機負載上交流電壓半波的個數(shù)來調節(jié)電熱絲的發(fā)熱量或直流電機的轉速[10]。例如：設電熱絲在額定交流電壓下的發(fā)熱功率為，交流電的頻率為，則每秒鐘交流半周波的個數(shù)為，在額定電壓下，每一個半周波在電熱絲上所消耗的電功率為。設在每一個控制周期T內交流半周波的總個數(shù)為N，而實際導通的個數(shù)為n，不導通的個數(shù)為Nn,則在一個周期T內電熱絲消耗的電能量 為，對于K個控制周期而言，電熱絲所消耗的電能為。由此可見，改變每個控制周期內通過電熱絲交流半周波的個數(shù)，就能改變電熱絲所消耗的電能，也就改變了加熱電熱絲的發(fā)熱量。為了實現(xiàn)可控硅的過零觸發(fā)，選用了帶過零檢測功能的光電耦合可控硅芯片MOC3031。MOC3031將AT89C52輸出信號控制了可控硅，同時也使單片機部分與電網電壓之間進行了可靠的隔離，以免產生干擾。：其中，R13限流電阻，用以限制流過發(fā)光二極管的電流，SCR為外接的雙向可控硅，C6為濾波電容，用以濾掉交流電網中的高次諧波，MOC3031保證可控硅SCR只要在交流電網電壓過零時導通。3 系統(tǒng)軟件的設計開始 主程序設計LCD初始化設置報警上下限值復位讀取溫度數(shù)據(jù)轉換、顯示鍵盤掃描？N溫度處理YN延時10sNOK/STOP?？執(zhí)行鍵盤相應任務YY讀取濕度數(shù)據(jù)結束轉換、顯示濕度處理N延時10sY DS18B20的軟件設計 復位與讀、寫時序由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，對讀寫有著嚴格的時序要求，因此有通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。DS18B20的復位時序 復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500μs，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16－60μs左右，后發(fā)出60－240μs低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。DS18B20的讀時序 對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。讀時序是從單片機把單總線拉低之后，在15μs之內就得釋放單總線，以DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的讀時序DS18B20的寫時序 對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，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，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內就得釋放單總線。 圖4. 4 DS18B20的寫時序 操作命令介紹ROM命令1）讀ROM（33h）該命令允許從DS18B20芯片中讀出8位編碼、序列號和8位CRC碼，總線上只有一個DS18B20的時候才可用。2）匹配ROM命令（55h）該命令后跟64位ROM序列，可以在總線上找到一個唯一的DS18B20，只有這個匹配的芯片才能響應隨后的命令，而所有不匹配的芯片都等待復位，總線上有1個或多個器件時，都可以使用這個命令。3） 跳過ROM命令（CCh）在總線上只有單芯片時，可以使用這條命令跳過ROM搜索，節(jié)省時間，如果有多個芯片，則會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。4） 搜索ROM命令（F0h）當不知道總線上有多少芯片和各芯片序列號時，這條命令采用排除法識別總線上的芯片的64位編碼。5） 報警搜索命令（ECh）最近一次測溫后，滿足報警條件的芯片，將響應這條命令報警。DS18B20的操作命令1）寫暫存器命令（4Eh）