【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4）跳過ROM，5）報(bào)警搜索。這些命令對(duì)每個(gè)器件的激光ROM 部分進(jìn)行操作，在單線總線上掛有多個(gè)器件時(shí)，可以區(qū)分出單個(gè)器件，同時(shí)可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號(hào)的器件。成功執(zhí)行完一條ROM 操作序列后，即可進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲(chǔ)器和控制操作指令中的任一條[15]。一條控制操作命令指示DS1820 完成一次溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果放在DS1820 的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和TL 各由一個(gè)EEPROM 字節(jié)構(gòu)成。如果沒有對(duì)DS1820 使用報(bào)警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲(chǔ)器使用。可以用一條存儲(chǔ)器操作命令對(duì)TH和TL進(jìn)行寫入，對(duì)這些寄存器的讀出需要通過暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。寄生電源寄生電源的方框圖見圖1。這個(gè)電路會(huì)在I/O 或VDD 引腳處于高電平時(shí)“偷”能量。當(dāng)有特定的時(shí)間和電壓需求時(shí)（見節(jié)標(biāo)題“單線總線系統(tǒng)”），I/O 要提供足夠的能量。寄生電源有兩個(gè)好處：1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源，2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀ROM。要想使DS1820 能夠進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O 線必須在轉(zhuǎn)換期間保證供電。由于DS1820 的工作電流達(dá)到1mA，所以僅靠5K 上拉電阻提供電源是不行的，當(dāng)幾只DS1820 掛在同一根I/O線上并同時(shí)想進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，這個(gè)問題變得更加尖銳。 鍵盤與顯示 鍵盤部分方案一：采用矩陣式鍵盤，其優(yōu)點(diǎn)是可以按鍵多，適合于要求使用多按鍵的場(chǎng)合，如計(jì)算器，電子密碼鎖等。缺點(diǎn)是占用較多的I/O口，軟件編程復(fù)雜，鍵盤掃描時(shí)間較長(zhǎng)。方案二：采用獨(dú)立式按鍵，其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，接口簡(jiǎn)單，易于編程，使用方便。本設(shè)計(jì)需要按鍵不多，故通過上述兩個(gè)方案的比較，本設(shè)計(jì)采用方案二，使用獨(dú)立式按鍵。共設(shè)置四個(gè)按鍵，第一個(gè)按鍵為復(fù)位鍵，第二個(gè)按鍵為設(shè)置鍵，第三個(gè)按鍵為加一鍵。第四個(gè)按鍵為減一鍵。當(dāng)P13口為低電平時(shí)，則鍵K1按下，為高電平時(shí)，表示無鍵按下。同理，當(dāng)P14口為低電平時(shí)，則鍵K2按下，為高電平時(shí)，表示無鍵按下。當(dāng)P15口為低電平時(shí)，則鍵K3按下，為高電平時(shí)，表示無鍵按下。當(dāng)P16口為低電平時(shí)，則鍵K4按下，為高電平時(shí)，表示無鍵按下。鍵盤連接如圖26：圖26 鍵盤連接 顯示電路方案一：LCD1602液晶顯示，具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符，具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，但是不能顯示漢字，只能顯示ASCII碼且只能顯示顯示兩行。方案二：12864是128*64點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡(jiǎn)稱，其是一種具有內(nèi)部含國際一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的顯示模塊，分辨率為128*64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可顯示8*4行16*16點(diǎn)陣的漢字，也可顯示圖形。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。方案三：數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，其驅(qū)動(dòng)方式分別為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，但占用的I/O端口多，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼器，是硬件電路更復(fù)雜。針對(duì)數(shù)碼管，其顯示單調(diào)且不具備數(shù)據(jù)的直觀性。比較上面三種方案，本系統(tǒng)采用LCD1602進(jìn)行顯示。表22 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量16*2個(gè)字符芯片工作電壓—工作電流()模塊最佳工作電壓字符尺寸*（WXH）mm表23 LCD160接口信號(hào)說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正級(jí)10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光級(jí)正極8D1Data I/O16BLK背光級(jí)負(fù)極LCD1602結(jié)構(gòu)如圖27所示，由圖可知，LCD1602的8個(gè)輸入端DB0DB7口與單片機(jī)的8個(gè)P0口相連。P10口接R/S（數(shù)據(jù)/命令選擇端），P11口接R/W（讀/寫選擇端），P12口接E（使能信號(hào)）。圖27 LCD1602液晶顯示 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)由于DS18B20只有一個(gè)串行接口，與單片機(jī)與單片機(jī)的連接電路和很簡(jiǎn)單，只需與單片機(jī)的一個(gè)I/O端口連接即可。其連接圖如圖7所示，DS18B20的I/O屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后常態(tài)下成高電平。該器件內(nèi)含有寄生電源，其供電方式可以選擇寄生電源方式，也可以選擇外部電源。為方便起見，采用寄生電源供電。且最大特點(diǎn)就是不需要A/D轉(zhuǎn)換電路，使硬件電路變得簡(jiǎn)單。溫度檢測(cè)電路如下圖28：圖28 溫度檢測(cè)電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，一邊提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)記過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換以后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警。否則就作為正常的采樣值進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用蜂鳴報(bào)警電路。蜂鳴報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器， 然后通過STC89C52的1根線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器蜂鳴音發(fā)聲。如圖29所示，當(dāng)輸出為“0”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得+5V電壓而鳴叫；當(dāng)輸出高電平為“1”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖29 報(bào)警電路 單片機(jī)與PC機(jī)的通信接口利用STC89C51單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，通過簡(jiǎn)單的外圍接口電路，可以方便的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。在設(shè)計(jì)硬件接口電路時(shí)，應(yīng)充分考慮到電路的電氣特性、邏輯電平以及驅(qū)動(dòng)能力的匹配問題，若匹配得不好，將會(huì)導(dǎo)致通信失敗。 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS232CPc機(jī)上均帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS一232C接口。Rs一232C是由EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會(huì))于1969年正式公布的、在異步串行通信中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線接口，適合于短距離通信或帶調(diào)制解調(diào)器的通信應(yīng)用場(chǎng)合。采用RS一232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，最大傳輸速率為20k bit／s，最大距離為15 m。它們之間具有相關(guān)性，適當(dāng)降低傳輸速率就可加大傳輸距離，反之，適當(dāng)減少傳輸距離就可提高傳輸速率。 RS232C與TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換由于Pc機(jī)串行口使用的是RS一232C邏輯電平，而AT89C51單片機(jī)串行口的輸入輸出均為ITL電平，因此當(dāng)Pc機(jī)與單片機(jī)通信時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本文使用雙向電平轉(zhuǎn)換集成芯片。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：只需單一+5 V電源供電，可靠性高，無需增加程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。如前所述，本文采用MAX232作為PC機(jī)與單片機(jī)的串行通信接口芯片。硬件連接時(shí)，可從MAX232中的2路發(fā)送器和接收器中任選一路，只要注意發(fā)送與接收的引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系即可。接口電路如圖210所示。圖210 通訊接線圖 電源電路的設(shè)計(jì)電源電路的設(shè)計(jì)：方案一：采用干電池進(jìn)行供電，優(yōu)點(diǎn)是無需進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，適合在沒有電的情況系使用，缺點(diǎn)是本設(shè)計(jì)需要用到的為5V電壓。方案二：采用USB供電，優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，使用方便。缺點(diǎn)是供電電壓有時(shí)不穩(wěn)定，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成影響。方案三：采用直流12V電壓,經(jīng)過穩(wěn)壓電路后，得到穩(wěn)定的+5V電壓。通過三個(gè)方案的比較，本設(shè)計(jì)采用方案三。原理圖如圖211所示，由圖可知，通過變壓器和整流橋，然后在經(jīng)過穩(wěn)壓電路成為輸出為+5V的直流電。圖211 電源系統(tǒng)連接圖 模式選擇電路的設(shè)計(jì)本文中采用四個(gè)發(fā)光二級(jí)管串接四個(gè)電阻組成模式選擇電路。來顯示系統(tǒng)工作的狀態(tài)：加熱、保溫、低功率或復(fù)位這四個(gè)不同的狀態(tài)。電路如圖212所示。當(dāng)P2P2P25或P26口為“1”時(shí)，發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通，此時(shí)顯示控制器的工作狀態(tài)是加熱、保溫、低功率還是不工作。圖212 模式選擇電路 加熱控制電路的設(shè)計(jì)本文采用繼電器控制的小電流電路，用來控制加熱電路，用以改變電路的電流以及功率，從而實(shí)現(xiàn)電路的低功率加熱、保溫、速效加熱等。設(shè)計(jì)電路如圖213所示。①當(dāng)P2P22均為“0”時(shí)，加熱棒DD9工作，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)速熱的功能。②P21為“0”，P22為“1”時(shí)，加熱棒D8工作，D9不工作，工作狀態(tài)為一根加熱棒加熱。③P21為“1”，P22為“0”時(shí)，加熱棒D8工作，D9不工作，工作狀態(tài)為一根加熱棒加熱。④P2P22均為“1”時(shí)，加熱棒D8和D9均不工作。圖213 加熱控制電路3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的家用電熱水器的設(shè)計(jì)主要包括主程序、顯示掃描、按鍵掃描子程序、加熱控制子程序和溫度檢測(cè)子程序。要想實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)計(jì)的功能軟件的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，應(yīng)認(rèn)真考慮。 設(shè)計(jì)思想根據(jù)實(shí)際需要，單片機(jī)軟程序有若干模塊組成：初始化模塊、LCD顯示模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。其中有些模塊還包括子模塊，使用時(shí)，下一級(jí)模塊被高一級(jí)模塊調(diào)用，各部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 程序設(shè)計(jì)及流程圖 初始化模塊程序初始化如圖31所示。系統(tǒng)開始運(yùn)行后進(jìn)行各子程序的初始化這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種I/O口輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器的初始化、中斷使能等。31 程序初始化流程圖 溫度采集模塊DS18B20是數(shù)字型溫度傳感器，單片機(jī)可直