【文章內(nèi)容簡介】 2021222324S S S S S S S S溫度/℃ 二進(jìn)制 十六進(jìn)制表示+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+ 0000 0001 1001 0001 0191H+ 0000 0000 1010 0010 00A2H+ 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H— 1111 1111 1111 1000 FFF8H— 1111 1111 0101 1110 FF5EH— 1111 1110 0110 1111 FE6FH—55 1111 1100 1001 0000 FC90H用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） 發(fā) ROM 功能命令 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù)。(4) DS18B20 與單片機(jī)的接口電路DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號(hào)線，3 腳接電源。另一種是寄生電源方式，如圖 2—10 所示。單片機(jī)端口接單總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET 管來完成對總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，圖 2—7 DS18B20 測溫原理圖上拉開始時(shí)間最大為 10μs。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。DS18B20 DS18B20 DS18B20VCCVCC8051圖 2—8 DS18B20 采用寄生電源的電路圖 LCD 顯示電路功能與作用 圖 29 LCD1602 原理圖LCD 技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成 90 度)。也就是說，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種 90 度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn) 90 度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD 是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。LCD 正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個(gè)濾光器后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn) 90 度，最后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住?？傊与妼⒐饩€阻斷，不加電則使光線射出。 然而，可以改變 LCD 中的液晶排列，使光線在加電時(shí)射出，而不加電時(shí)被阻斷。但由于計(jì)算機(jī)屏幕幾乎總是亮著的，所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達(dá)到最省電的目的。 從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來看，無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的 LCD 顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。LCD 由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約 1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的 5μm 均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng) LCD 中的電極產(chǎn)生電場時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。 報(bào)警電路功能與作用溫度報(bào)警電路采用 NPN 三極管、電阻和蜂鳴器組成。在設(shè)定報(bào)警溫度后，超出溫度范圍時(shí)，由報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。圖 2—10 報(bào)警部分電路圖 按鍵控制電路的功能按鍵控制電路由四個(gè)按鈕開關(guān)組成。調(diào)節(jié)報(bào)警上限值和下限值。 圖 211 按鈕開關(guān) 電源電路的功能系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要＋5V 電源，傳感器需要＋10V 以上的線性電源。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。采用三端固定穩(wěn)壓芯片 7805 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。這個(gè)部分由濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成。如下圖：圖 212 電源電路圖在這里只給出了＋5V 電源電路，+12V 電源電路與+5V 相似，因此不再畫出。78 系列是輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，輸出為正電壓，輸出電流可達(dá) 1A。 數(shù)字溫度控制器電路圖圖 213 數(shù)字溫度控制器電路圖以上我們對溫度測量電路的硬件各部分電路溫度測量電路、報(bào)警電路、按鍵控制電路和整個(gè)電路圖等進(jìn)行了介紹，在下一章我們將對軟件部分進(jìn)行分析。3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等等。 主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)際顯示、讀數(shù)并處理 DS18B20 的測量溫度值。其程序流程圖見圖 3—1 。圖 31 主流程 溫度采集及報(bào)警處理程序流程圖溫度采集及報(bào)警處理程序流程圖的主要功能是對當(dāng)前的進(jìn)行采集和報(bào)警處理，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC 檢驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。寫程序流程圖如圖 3—2 所示。圖 32 程序流程圖 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法從 DS18B20 讀取出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符顯示。因?yàn)镈S18B20 的轉(zhuǎn)換精度為 9 到 12 位可選的，為了提高精度選取 12 位。在采用 12 位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器里的值是以 為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制值乘以 ，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。4 電路檢測與調(diào)試 調(diào)試的目的 在眾多電子產(chǎn)品中，由于其包含的各元器件性能參數(shù)具有很大的離散性，電路設(shè)計(jì)中的近似性，再加上生產(chǎn)過程中的不確定性，使得裝配完成的產(chǎn)品在性能方面有較大的差異，通常達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的功能和性能指標(biāo)，這就是整機(jī)裝配完畢后必須進(jìn)行調(diào)試的原因。 電路調(diào)試定義 電子電路調(diào)試技術(shù)包括調(diào)整和測試兩部分。調(diào)整主要是對電路參數(shù)的調(diào)整，如對電阻、電容和電感等，以及機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，使電路達(dá)到預(yù)定的功能和性能要求；測試主要是對電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測量與試驗(yàn)，并與設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，以確定電路是否合格。電路測試是電路調(diào)整的依據(jù)，又是檢驗(yàn)結(jié)論的判斷依據(jù)。實(shí)際上，電子產(chǎn)品的調(diào)整和測試是同時(shí)進(jìn)行的，要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)整和測試，產(chǎn)品的性能才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 硬件調(diào)試硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器(萬用表、示波器)等，檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行：靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未共工作時(shí)的一種調(diào)試。步驟如下：第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬用表測試?，F(xiàn)用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與接地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測。給電路板加電，檢測所有的插座或者是硬件的電源是否符合要求的值。第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部的故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由近及遠(yuǎn) 是將信號(hào)流經(jīng)的各元器件按照距離