基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 19:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(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(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的讀時(shí)序圖如圖36所示。圖36 DS18B20的讀時(shí)序③ DS18B20的寫時(shí)序?qū)τ贒S18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。對于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，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(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。如圖37所示。圖37 DS18B20的寫時(shí)序圖（3）DS18B20的供電方式在圖38中示出了DS18B20的寄生電源電路。當(dāng)DQ或VDD引腳為高電平時(shí)，這個(gè)電路便“取”的電源。寄生電路的優(yōu)點(diǎn)是雙重的，遠(yuǎn)程溫度控制監(jiān)測無需本地電源，缺少正常電源條件下也可以讀ROM。為了使DS18B20能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)，DQ線上必須提供足夠的功率。有兩種方法確保 DS18B20 在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換時(shí)，在 DQ 線上提供一強(qiáng)的上拉，這期間單總線上不能有其它的動(dòng)作發(fā)生。如圖38 所示，通過使用一個(gè) MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這時(shí)DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。 圖38 DS18B20供電方式1另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式，如圖 39 所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在 DQ 線上不要求強(qiáng)的上拉，總線上主機(jī)不需要連接其它的外圍器件便在溫度變換期間使總線保持高電平，這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線上傳送。此外，在單總線上可以并聯(lián)多個(gè) DS18B20，而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞剑敲赐ㄟ^發(fā)出相應(yīng)的命令便可以同時(shí)完成溫度變換。 圖39 DS18B20供電方式2（4）DS18B20設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送。因此， 在對DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在DS18B20 有關(guān)資料中均未提及1Wire上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)1Wire上所掛DS18B20超過8個(gè)時(shí)，就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。實(shí)際應(yīng)用中，測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。本文以廣泛應(yīng)用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20為例，說明了1Wire總線的操作過程和基本原理。事實(shí)上，基于1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種，如1Wire總線的E2PROM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電子標(biāo)簽等。他們都具有節(jié)省I/O資源、結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，因此有廣闊的應(yīng)用空間，具有較大的推廣價(jià)值。本設(shè)計(jì)將溫度傳感器DS18B20與單片機(jī)TXD引腳相連，讀取溫度傳感器的數(shù)值。DS18B20與單片機(jī)連接圖如圖所示310所示。圖310 DS18B20與單片機(jī)連接圖 電源電路采用L7805穩(wěn)壓塊，輸出為5V。電子組件要正常運(yùn)作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為+5V或+12V，因?yàn)閿?shù)字IC （Ingegrated Circuit：集成電路）所供給的電壓為+5V，而CMOS IC所供給的電壓為+12V，7805是一個(gè)穩(wěn)壓塊。7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓，7805穩(wěn)壓管具有保護(hù)單片機(jī)的作用。L7805輸出端要并聯(lián)上一個(gè)電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用兩種供電方式，一種為DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。圖311 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)圖同時(shí)可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時(shí)，程序就會(huì)進(jìn)入報(bào)警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警電路原理圖如圖所示。圖312 報(bào)警電路圖圖中的三極管8550的作用是增加驅(qū)動(dòng)能力，比9012的驅(qū)動(dòng)電流還大些，因此選用8550。當(dāng)程序進(jìn)入報(bào)警子程序時(shí)，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器，為了使報(bào)警聲音效果更好，發(fā)出報(bào)警嘟嚕聲音。繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號的輸出切換。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器控制接點(diǎn)操作說明如下：●COM：Common，共同點(diǎn)。輸出控制接點(diǎn)的共同接點(diǎn)。●NC：Normal Close常閉點(diǎn)。以Com為共同點(diǎn)，NC與COM在平時(shí)是呈導(dǎo)通狀態(tài)的?！馧O：Normal Open常開點(diǎn)。NO與COM在平時(shí)是呈開路狀態(tài)的，當(dāng)繼電器動(dòng)作時(shí)，NO與COM導(dǎo)通，NC與COM則呈開路狀態(tài)。，繼電器不導(dǎo)通，反
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