【文章內(nèi)容簡介】 DS18B20溫度傳感器的存儲器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。該字節(jié)各位的意義如下： TMR1R011111低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）分辨率設(shè)置表: R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位0110位1011位375ms1112位750ms根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。 本模塊接口電路簡單，在這里不對電路進(jìn)行講解了。紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時調(diào)制（PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。紅外發(fā)送器電路包括脈沖振蕩器、驅(qū)動管Q1和Q紅外發(fā)射管Q3等部分。其中脈沖振蕩器用以產(chǎn)生38kHz的脈沖序列作為載波信號；紅外發(fā)射管Q3用來向外發(fā)射950nm的紅外光束。紅外發(fā)送器的工作原理為：串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)的串行輸出端DATA送出并驅(qū)動Q1管，數(shù)位“0”使Q1管導(dǎo)通，通過Q2管調(diào)制成38kHz的載波信號，并利用紅外發(fā)射管Q3以光脈沖的形式向外發(fā)送。數(shù)位“1”使Q1管截止，紅外發(fā)射管Q3不發(fā)射紅外光。若傳送的波特率設(shè)為1200bps，則每個數(shù)位“0”對應(yīng)32個載波脈沖調(diào)制信號的時序，如圖1所示。圖1 調(diào)制信號時序圖紅外接收電路選用專用紅外接收模塊。該接收模塊是一個三端元件，使用單電源+5V電源，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、輸入靈敏度高、對其它波長（950nm以外）的紅外光不敏感的特點，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 紅外接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖接收模塊的工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為38kHz的脈沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再由前置放大器和自動增益控制電路進(jìn)行放大處理。然后，通過帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后的信號由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)。最后，由輸出級電路進(jìn)行反向放大輸出。為保證紅外接收模塊接收的準(zhǔn)確性，要求發(fā)送端載波信號的頻率應(yīng)盡可能接近38kHz，因此在設(shè)計脈沖振蕩器時，要選用精密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。再有，發(fā)送的數(shù)位“0”至少要對應(yīng)14個載波脈沖，這就要求傳送的波特率不能超過2400bps。 紅外發(fā)射二極管的額定電流為550mA在這里我選取限流電阻R10 470Ω，而從PCF8563產(chǎn)生的信號比較微弱，須加上拉電阻，在這里選取R8 10K的上拉電阻。為減少噪聲影響我們在基極和載波信號間加一抗干擾電阻R9，阻值為1K。在接收管處為增加輸出信號強(qiáng)度和減少噪聲影響，輸出端也加一拉電阻R11，阻值為10K，由于本設(shè)計是利用單片機(jī)中斷以做出及時響應(yīng)，在這里輸出需加一反向器然后再送入單片才能達(dá)到控制功能，在這里我采用74LS04。 電機(jī)分直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，而步進(jìn)電機(jī)力矩大且便于精準(zhǔn)控制，步進(jìn)電動機(jī)有三線式、五線式、六線式三種，但其控制方式均相同，必須以脈沖電流來驅(qū)動。若每旋轉(zhuǎn)一圈以20個勵磁信號來計算，則每個勵磁信號前進(jìn)18度，其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來控制。 步進(jìn)電動機(jī)的勵磁方式可分為全步勵磁及半步勵磁，其中全步勵磁又有1相勵磁及2相勵磁之分，而半步勵磁又稱12相勵磁。圖為步進(jìn)電動機(jī)的控制等效電路，適應(yīng)控制A、B、/A、/B的勵磁信號，即可控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。每輸出一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)只走一步。因此，依序不斷送出脈沖信號，即可步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動。1相勵磁法：在每一瞬間只有一個線圈導(dǎo)通。消耗電力小，精確度良好，但轉(zhuǎn)矩小，振動較大，每送一勵磁信號可走18度。若欲以1相勵磁法控制步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵磁順序如圖所示。若勵磁信號反向傳送，則步進(jìn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵磁順序： A→B→C→D→A STEP AB CD11 0 0 0 201 0 0 300 1 0 40 0 0 1 2相勵磁法：在每一瞬間會有二個線圈同時導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大，振動小，故為目前使用最多的勵磁方式，每送一勵磁信號可走18度。若以2相勵磁法控制步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵磁順序如圖所示。若勵磁信號反向傳送，則步進(jìn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵磁順序： AB→BC→CD→DA→AB STEP AB CD11 1 0 0 201 1 0 300 1 1 41 0 0 1 12相勵磁法：為1相與2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運轉(zhuǎn)平滑，每送一勵磁信號可走9度，故亦廣泛被采用。若以1相勵磁法控制步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵磁順序如圖所示。若勵磁信號反向傳送，則步進(jìn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵磁順序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A STEP ABCD1100021100300104011050010600117000181001電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小，當(dāng)速度快至其極限時，步進(jìn)電動機(jī)即不再運轉(zhuǎn)。所以在每走一步后，程序必須延時一段時間。 剛憑單片機(jī)的I/O口是無法驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的，因此需要加驅(qū)動芯片，在這里我們選擇ULN2003，ULN2003是耐高壓、大電流NPN達(dá)林頓管，恰好能滿足驅(qū)動需求，在輸出端串聯(lián)一小電阻以減少噪聲干擾，在這里電阻取20Ω。顯示可用LED數(shù)碼管或LCD顯示，LCD顯示器具有顯示豐富、功耗低、低閃爍和低幅射等特點。為使人機(jī)界面更加和諧豐富在這里我們采用128*64LCD顯示器。本設(shè)計采用內(nèi)置控制器、不帶字庫的圖形點陣液晶顯示模塊，點陣數(shù)為12864。它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及12864 全點陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示也可以顯示84 個(1616 點陣)漢字。主要技術(shù)參數(shù)和性能：1）電源VDD +5V 模塊內(nèi)自帶10V 負(fù)壓用于LCD 的驅(qū)動電壓2）顯示內(nèi)容128(列) 64(行)點3）全屏幕點陣4）七種指令5）與CPU 接口采用8 位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8 條控制線6）占空比1/64 7）工作溫度10 +55 存儲溫度20 +60模塊主要硬件構(gòu)成說明(結(jié)構(gòu)框圖)ICIC2 為列驅(qū)動器，IC1 控制模塊的右半屏，IC2 控制模塊的左半屏， IC3 為行驅(qū)動器。ICICIC3 含有以下主要功能器件，了解如下器件有利于對LCD 模塊的編程。1）指令寄存器(IR) IR 是用于寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對應(yīng)，當(dāng)D/I=0 時在E 信號下降沿的作用下指令碼寫入IR2）數(shù)據(jù)寄存器(DR) DR 用于寄存數(shù)據(jù)，與指令寄存器寄存指令相對應(yīng)，當(dāng)D/I=1 時在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或在E 信號高電平作用下，由DR 讀到DB7～DB0 數(shù)據(jù)總線，DR 和DDRAM 之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動執(zhí)行的。3）忙標(biāo)志BF BF 標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況，BF=1 表示模塊在內(nèi)部操作，此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)；BF=0 時模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS READ 指令可以將BF 讀到數(shù)據(jù)總線從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài)。4）顯示控制觸發(fā)器DFF 用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制，DFF=1為開顯示，DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上；DFF=0為關(guān)顯示。DDF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF 和RST 信號控制的。5）XY 地址計數(shù)器XY 地址計數(shù)器是一個9 位計數(shù)器高，3 位是X 地址計數(shù)器，低6 位為Y 地址計數(shù)器。XY 地址計數(shù)器實際上是作為DDRAM 的地址指針，X地址計數(shù)器為DDRAM 的頁指針，Y地址計數(shù)器為DDRAM 的Y 地址指針。X 地址計數(shù)器沒有記數(shù)功能，只能用指令設(shè)置。Y 地址計數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后 Y 地址自動加1， Y地址指針從0 到63。6）顯示數(shù)據(jù)RAM DDRAMDDRAM是存儲圖形顯示數(shù)據(jù)的，數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。7）Z 地址計數(shù)器Z 地址計數(shù)器是一個6 位計數(shù)器，此計數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)一行掃描完成此地址計數(shù)器自動加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST 復(fù)位后Z 地址計數(shù)器為0。Z 地址計數(shù)器可以用指令DISPLAY START LINE 預(yù)置，因此顯示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM 的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行，此模塊的DDRAM 共64 行，屏幕可以循環(huán)滾動顯示64 行。外部接口信號如下表所示管腳號 管腳名稱LEVER管腳功能描述1 VSS0電源地2VDD電源電壓3 V0 13V液晶顯示器驅(qū)動電壓4D/IH/LD/I= H 表示DB7～DB0 為顯示數(shù)據(jù)D/I= L表示DB7～DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WH/LR/W= H E= H 數(shù)據(jù)被讀到DB7～DB0R/W= L E= H L 數(shù)據(jù)被寫到IR 或DR 6EH/LR/W= L E 信號下降沿鎖存DB7～DB0R/W= H E= H DDRAM 數(shù)據(jù)讀到DB7～DB0 7DB0H/L數(shù)據(jù)線8DB1H/L數(shù)據(jù)線9DB2H/L數(shù)據(jù)線10DB3H/L數(shù)據(jù)線11DB4H/L數(shù)據(jù)線12DB5H/L數(shù)據(jù)線13DB6H/L數(shù)據(jù)線14DB7 H/L數(shù)據(jù)線15CS1H/LH:選擇芯片(右半屏)信號16CS2 H/LH:選擇芯片(左半屏)信號17RETH/L復(fù)位信號,低電平復(fù)位18VEE10VLCD 驅(qū)動負(fù)電壓19ELAC背光板電源20ELAC背光板電源指令表： 指令指令碼功能R/WD/ID7D6D5D4D3D2D1D0顯示ON/OFF0000111111/0控制顯示器的開關(guān)不影響DDRAM中數(shù)據(jù)和內(nèi)部狀態(tài)顯示起始行0011顯示起始行0 63指定顯示屏從DDRAM中哪一行開始顯示數(shù)據(jù)設(shè)置X地址0010111X 0 7設(shè)置DDRAM中的頁地址（X地址）設(shè)置Y地址0001Y地址 0 63設(shè)置地址（Y地址）讀狀態(tài)10BUSY0ON/OFFRST0000讀取狀態(tài)RES 1:復(fù)位0:正常ON/OFF 1:顯示開0:顯示關(guān)BUSY 0:READY 1:IN OPERATION寫顯示數(shù)據(jù)01顯示數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)DB7 DB0寫入DDRAM讀顯示數(shù)據(jù)11顯示數(shù)據(jù)將DDRAM上的數(shù)據(jù)讀入線數(shù)據(jù)DB7 DB01）顯示開關(guān)控制(DISPLAY ON/OFF) 代碼R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式000011111DD=1:開顯示(DISPLAY ON)意即顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作D=0:關(guān)顯示(DISPLAY OFF)意即不能對顯示器可以進(jìn)行各種顯示操作2）設(shè)置顯示起始行代碼R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式0011A5A4A3A2A1A0顯示起始行是由Z 地址計數(shù)器控制的，A5～A0 的6 位地址自動送入Z 地址計數(shù)器起始行的地址可以是0～63 的任意一行。例如選擇A5～A0 是62 則起始行與DDRAM 行的對應(yīng)關(guān)系如下DDRAM 行 62 63 0 1 2 3 …… 28 29屏幕顯示行 1 2 3 4 5 6 …… 31 32 3）設(shè)置頁地址代碼R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0形式0010111A2