【文章內(nèi)容簡介】 亮點，其電路原理圖如下圖：圖 310 蜂鳴器模塊（1）蜂鳴器的介紹蜂鳴器的作用：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣○ 1泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器的分類：蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩類。○ 2 蜂鳴器的電路圖形符號：蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA” （舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM” 、○ 3“LB”、 “JD”等）表示。本設(shè)計里，我們采用有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以至于單片機的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，我們使用三極管來放大電流，驅(qū)動蜂鳴器，此模塊只要通過 BELL（連接到到單片機 ）輸入的 PWM 波既可以使蜂鳴器分出聲音，我們設(shè)計的這款萬年歷可以在鬧鐘定時中作為聲音提醒信號。 單片機模塊AT89S52 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳，它集 Flash 存儲器既可在線編輯（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編輯及通用 8 位微處理器于單片芯片中，功能強大AT89S52 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。器管腳圖如圖 32：圖 31 AT89S52 管腳圖在本系統(tǒng)中，AT89S52 單片機內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計需要，不需要系統(tǒng)擴展。AT89S52 具有以下的特點:主要性能 ● 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 ● 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ● 1000 次擦寫周期 ● 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz ● 三級加密程序存儲器 ● 32 個可編程 I/O 口線 ● 三個 16 位定時器/計數(shù)器 ● 八個中斷源 ● 全雙工 UART 串行通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 掉電標(biāo)識符 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 溫度信息的采集通過DS18B20單線總線的所有執(zhí)行處理都從一個初始化序列開始。初始化序列包括一個由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和隨后由從機發(fā)出的存在脈沖：（1）復(fù)位：首先我們必須對DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機）給DS18B20單總線至少480us的低電平信號。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號后則會在15～60us后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 （2）存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15～60us后接收存在脈沖，存在脈沖為一個60～240us的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。（3）控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。各自功能如下： Read ROM（讀ROM）[33H] （方括號中的為16進(jìn)制的命令字）: 這個命令允許總線控制器讀到DS18B20的64位ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個DS18B20的時候才可以使用此指令。Match ROM（指定匹配芯片）[55H]: 這個指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了64位序列號，當(dāng)總線上有多只DS18B20時，只有與控制發(fā)出的序列號相同的芯片才能做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適合單芯片和多芯片掛接。 Skip ROM（跳躍ROM指令）[CCH]: 這條指令使芯片不對ROM編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯誤出現(xiàn)。 Search ROM（搜索芯片）[F0H]: 在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時用排除法識別所有器件的64位ROM。 Alarm Search（報警芯片搜索）[ECH]: 在多芯片掛接的情況下，報警芯片搜索指令只對附合溫度高于TH或小于TL報警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報警狀態(tài)將被保持，直到再一次測得溫度值達(dá)不到報警條件為止。 ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的ID號來區(qū)別，一般只掛接單個18B20芯片時可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令” ） 。（4）控制器發(fā)送存儲器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。 Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）[4EH]：這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)將會被存到地址2（報警RAM之TH）和地址3（報警RAM之TL） 。寫入過程中可以用復(fù)位信號中止寫入。 Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH]：此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時間。 Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM中）[48H]：此指令將RAM中的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于EEPROM儲存處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0” ，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1” 。在寄生工作方式時必須在發(fā)出此指令后立刻超用強上拉并至少保持10MS，來維持芯片工作。 Convert T（溫度轉(zhuǎn)換）[44H]：收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入RAM的第2地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0” ，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1” 。在寄生工作方式時必須在發(fā)出此指令后立刻超用強上拉并至少保持500MS，來維持芯片工作。 Recall EEPROM（將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM）[B8H]：此指令將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM中的第4個字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出“0” ，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出“1” 。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時將被自動執(zhí)行。這樣RAM中的兩個報警字節(jié)位將始終為EEPROM中數(shù)據(jù)的鏡像。 Read Power Supply（工作方式切換）[B4H]：此指令發(fā)出后發(fā)出讀時間隙，芯片會返回它的電源狀態(tài)字， “0”為寄生電源狀態(tài)， “1”為外部電源狀態(tài)。 存儲器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 （5）執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個操作要視存儲器操作指令而定。 DS18B20需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號類型：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1 、讀0和讀1。所有這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。和DS18B20間的任何通訊都需要以初始化序列開始。一個復(fù)位脈沖跟著一個存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)腞OM命令和存儲器操作命令） 。DS18B20的復(fù)位時序: 圖42 DS18B20復(fù)位時序圖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。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15us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在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 圖43 DS18B20讀時序圖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(dāng)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(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之后就得釋放單總線。 電路原理圖的繪制和電路的焊接在硬件的設(shè)計前期，根據(jù)框圖對電路中可能出現(xiàn)的電路，進(jìn)行了模擬實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果對后期的硬件設(shè)計進(jìn)行了合理化的修改完善。在前面已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，并根據(jù)框圖分別設(shè)計了各部分電路。由于溫度傳感器與時鐘芯片集成度較高，所以在硬件電路設(shè)計時不需要太多其他元件即可實現(xiàn)預(yù)期功能。因此在 PROTEL 上對原理圖進(jìn)行了繪制，從而得出了最終的完整電路原理圖[附錄 1]。 原理圖繪制軟件 PROTEL PROTEL 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線） 、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如 ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB 的 100％布通率。Protel 99SE 采用數(shù)據(jù)庫的管理方式。該軟件沿襲了 Protel 以前版本方便易學(xué)的特點，內(nèi)部界面與 Protel 99 大體相同，新增加了一些功能模塊，功能更加強大。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計 32 個信號層，16 個地電層，16 個機械層。新增的 3D 功能在加工印制版之前可以看到板的三維效果。其具有的打印功能，可以輕松修改打印設(shè)置控制打印結(jié)果。Protel 99SE 容易使用的特性還體現(xiàn)在其幫助功能，按下右上角的小問號，然后輸入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到設(shè)計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用幫助顧問。 PCB 制作 當(dāng)通過 PROTEL 繪制出完整的電路原理圖后，就可以按照繪制好的原理圖制作 PCB了，具體步驟如下：（1）打印電路板。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來，注意滑的一面面向自己，一般打印兩張電路板，即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。（2）裁剪覆銅板，也就是表面面都覆有銅膜的線路板，將覆銅板裁成電路板的大小，不要過大，以節(jié)約材料。（3）預(yù)處理覆銅板。用細(xì)砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉，以保證在轉(zhuǎn)印電路板時，熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上，打磨好的標(biāo)準(zhǔn)是板面光亮，沒有明顯污漬。（4）轉(zhuǎn)印電路板。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機，放入時一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯位。一般來說經(jīng)過 23 次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印機事先就已經(jīng)預(yù)熱，溫度設(shè)定在 901400 攝氏度，由于溫度很高，操作時注意安全。（5）腐蝕線路板,回流焊機。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整，若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水，比例為 1：2：3，在配制腐蝕液時，先放水，再加濃鹽酸、濃雙氧水，若操作時濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要及時用清水清洗，由于要使用強腐蝕性溶液，操作時一定注意安全。（6）線路板鉆孔。線路板上是要插入電子元件的，所以就要對線路板鉆孔了。依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機鉆孔時，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機速度不能開的過慢。（7）線路板預(yù)處理。鉆孔完后，用細(xì)砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉，用清水把線路板清洗干凈。水干后，用松香水涂在有線路的一面，為加快松香凝固，我們用熱風(fēng)機加熱線路板，只需 23 分鐘松香就能凝固。按照上面的