【文章內容簡介】 2021222324S S S S S S S S溫度/℃ 二進制 十六進制表示+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用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值達到被測溫度值。另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖） 發(fā) ROM 功能命令 發(fā)存儲器操作命令 處理數(shù)據(jù)。(4) DS18B20 與單片機的接口電路DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。另一種是寄生電源方式，如圖 2—10 所示。單片機端口接單總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET 管來完成對總線的上拉。當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉換操作時，總線上必須有強的上拉，圖 2—7 DS18B20 測溫原理圖上拉開始時間最大為 10μs。采用寄生電源供電方式時 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 技術是把液晶灌入兩個列有細槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成 90 度)。也就是說，若一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子東西向排列，而位于兩個平面之間的分子被強迫進入一種 90 度扭轉的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時也被扭轉 90 度。但當液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉。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發(fā)散的。極化濾光器實際是一系列越來越細的平行線。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垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。LCD 正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構成，所以在正常情況下應該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器后，會被液晶分子扭轉 90 度，最后從第二個濾光器中穿出。另一方面，若為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉，所以正好被第二個濾光器擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。 然而，可以改變 LCD 中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由于計算機屏幕幾乎總是亮著的，所以只有“加電將光線阻斷”的方案才能達到最省電的目的。 從液晶顯示器的結構來看，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構。LCD 由兩塊玻璃板構成，厚約 1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的 5μm 均勻間隔隔開。因為液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管，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小的單元格結構中，一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。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個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當 LCD 中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(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。 報警電路功能與作用溫度報警電路采用 NPN 三極管、電阻和蜂鳴器組成。在設定報警溫度后，超出溫度范圍時，由報警電路實現(xiàn)報警功能。圖 2—10 報警部分電路圖 按鍵控制電路的功能按鍵控制電路由四個按鈕開關組成。調節(jié)報警上限值和下限值。 圖 211 按鈕開關 電源電路的功能系統(tǒng)需要多種電源，單片機需要＋5V 電源，傳感器需要＋10V 以上的線性電源。穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節(jié)范圍等；另一種是質量指標，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 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、報警電路、按鍵控制電路和整個電路圖等進行了介紹，在下一章我們將對軟件部分進行分析。3 系統(tǒng)軟件的設計系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉換命令子程序、計算溫度子程序、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責溫度的實際顯示、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 溫度采集及報警處理程序流程圖溫度采集及報警處理程序流程圖的主要功能是對當前的進行采集和報警處理，在讀出時需進行 CRC 檢驗，校驗有錯時不進行溫度數(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)的計算處理方法從 DS18B20 讀取出的二進制值必須先轉換成十進制值，才能用于字符顯示。因為DS18B20 的轉換精度為 9 到 12 位可選的，為了提高精度選取 12 位。在采用 12 位轉換精度時，溫度寄存器里的值是以 為步進的，即溫度值為溫度寄存器里的二進制值乘以 ，就是實際的十進制溫度值。4 電路檢測與調試 調試的目的 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，電路設計中的近似性，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，通常達不到設計規(guī)定的功能和性能指標，這就是整機裝配完畢后必須進行調試的原因。 電路調試定義 電子電路調試技術包括調整和測試兩部分。調整主要是對電路參數(shù)的調整，如對電阻、電容和電感等，以及機械部分進行調整，使電路達到預定的功能和性能要求；測試主要是對電路的各項技術指標和功能進行測量與試驗，并與設計的性能指標進行比較，以確定電路是否合格。電路測試是電路調整的依據(jù)，又是檢驗結論的判斷依據(jù)。實際上，電子產(chǎn)品的調整和測試是同時進行的，要經(jīng)過反復的調整和測試，產(chǎn)品的性能才能達到預期的目標。 硬件調試硬件調試是利用開發(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。硬件調試可以分為靜態(tài)調試與動態(tài)調試兩步進行：靜態(tài)調試 靜態(tài)調試是在用戶系統(tǒng)未共工作時的一種調試。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。第二步：用萬用表測試。現(xiàn)用萬用表復核目測中有疑問的連接點，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)機檢查。因為只有單片機開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調試。動態(tài)調試 動態(tài)調試是在用戶系統(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部的故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調試的一般方法是由近及遠、由分到合。由近及遠 是將信號流經(jīng)的各元器件按照距離