【文章內(nèi)容簡介】 +℃0000 0000 0000 10000008H0℃0000 0000 0000 00000000H℃1111 1111 1111 1000FFF8H℃1111 1111 0101 1110FF5EH℃1111 1110 0110 1111FE6EH55℃1111 1100 1001 0000FC90HDS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值T 與TH、TL 作比較，若TTH 或TTH，則將該器件內(nèi)的告警標志位置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此，可用多只DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。(4)CRC 的產(chǎn)生在64 位ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼(CRC)。主機根據(jù)ROM 的前56位來計算CRC 值，并和存入DS18B20 中的CRC 值做比較，以判斷主機收到的數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的控制方法在硬件上，DS18B20 與單片機的連接有兩種方法。一種是將DS18B20 的UDD 接外部電源,GND 接地，其I/O 與單片機的I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時DS18B20 的UDD、GND 接地，其I/O 接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，DS18B20 的I/O口線要接見5KΩ左右的上拉電阻。DS18B20 有六條控制命令，見表27。表27 DS18B20 控制指令指令約定代碼功能讀ROM33H讀取DS18B20ROM中的編碼（64位地址）符合ROM55H發(fā)出命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相同的DS18B20，使之做出反應，為下一步讀寫作準備。搜索ROM0F0H用于確定掛在同一總線上DS18B20的個數(shù)，和識別64位ROM地址，微操作各器件做準備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度轉換命令，適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度值超過限度值才做出反應，溫度變換命令44H啟動DS18B20進行溫度轉換，轉換時間最長為500毫秒，結果存入內(nèi)部就九字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RA九字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第4字節(jié)寫上下限溫度命令，緊隨該命令之后是傳送兩個字節(jié)數(shù)據(jù)。復制暫存器48H將RAM中的第4字節(jié)內(nèi)容寫到EEPRAM中。重調(diào)EEPRAM0B8H將EEPRAM中的第4字節(jié)內(nèi)容寫到RAM中。讀供電方式0B4H讀DS18B20供電模式，寄生供電DS18B20時發(fā)送“1”，外接電源發(fā)送“1”。CPU 對DS18B20 的訪問流程是:先對DS18B20 初始化，再進行ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作和對數(shù)據(jù)操作。DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。例如主機控制DS18B20 完成溫度轉換這一過程，根據(jù)DS18B20 的通訊協(xié)議，必須經(jīng)歷三個步驟:每一次讀寫之前都要對DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM 指令，最后發(fā)送RAM 指令，這樣才能對DS18B20 進行預定的操作。 DS18B20 的測溫原理DS18B20 的測溫原理見圖25 。圖25 DS18B20 的內(nèi)部測溫電路原理圖圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2 的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55℃所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1 和溫度寄存器被預置在55℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1 的預置值減到0 時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2 計數(shù)到0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖23 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20 的測溫原理。 DS18B20溫度傳感器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。另一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20 時鐘周期內(nèi)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，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。寄生電源供電方式，見圖26。圖26 DS18B20 與單片機的接口電路 LED數(shù)碼管部分在日常生活中，我們對LED數(shù)碼管并不陌生。LED數(shù)碼管已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在儀表、汽車、機械電子及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。 LED數(shù)碼管簡介LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負極)短接后作為公共陰極。當驅動信號為高電平、?端接低電平時，才能發(fā)光。LED的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵 (GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關，還與所摻雜質有關，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結。當PN結導通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向導通之前，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cd／m2)與正向電流IF有關，用公式表示：L=KIF即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關。使用LED數(shù)碼管時，工作電流一般選10mA左右／段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。 LED數(shù)碼管的基本參數(shù)和引腳功能～2V，額定電流為10mA，最大電流為40mA。本設計采用4位一組共陽LED數(shù)碼管，用P1來控制數(shù)碼管的短選和p2口控制位選位選，其管腳分配和內(nèi)部結構，見圖27。圖27LED共陽數(shù)碼管管腳及內(nèi)部結構圖28 硬件原理圖因為共陰、共陽極數(shù)碼管電平控制存在區(qū)別，所以其編碼方式不一樣，其具體編碼見表210。表28 共陰、共陽數(shù)碼管編碼方式顯示字符0123456789共陽極0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x90共陰極0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f NRF24L01無線數(shù)據(jù)傳輸部分隨著我國國際地位和科研水平的不斷提高，無需導線連接的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)對用戶有著極大的吸引力。無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用了能在局域范圍內(nèi)無線傳輸信息的數(shù)字網(wǎng)絡，在不改動原有設施的前提下，將有效的數(shù)據(jù)信息準確、快速和安全地傳送給與會者。因此，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設備的設計得到了國內(nèi)外相關領域廠商的廣泛關注，未來，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁??！　∫私鉄o線數(shù)據(jù)傳輸， 就得先了解無線傳輸技術。 下面大概介紹一下幾種常見的無線傳輸技術：　　超高頻（UHF Ultra High Frequency）。UHF波段則是指頻率為300~3000MHz的特高頻無線電波。具有特點是：1）穩(wěn)定性高2）寫距離遠3）訊速率較高　　但U段技術由于頻段多、使用范圍廣，容易串頻和被聽，保密性較差。紅外通訊技術的特點：1）它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。3）主要是用來取代點對點的線纜連接；4）具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會議信息的安全與保密；5）安裝方便快捷，成本低；當然我們還是需要注意一下紅外線技術的一些局限性。在進行系統(tǒng)安裝時，設備距離紅外信號收發(fā)器的距離通常比較短，大都在10米內(nèi)，且應遠離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。 　　WAP是Wireless Application Protocol（即無線應用協(xié)議）的縮寫。無線應用協(xié)議也稱為無線應用程序協(xié)議，目前應用廣泛，是在數(shù)字移動電話、Internet及其他個人數(shù)字助理機PDA、計算機應用之間進行通信的開放性全球標準?！　≡诠ぷ鞣矫?，對于日理萬機、經(jīng)常與時間競賽的商務人士，WAP更能為用戶提供市場上最新的第一手信息，完全配合用戶的業(yè)務和工作需要。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過WAP上網(wǎng)，進行各項線上銀行服務，在娛樂方面，WAP也為用戶提供了嶄新的消費模式，無論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他WAP用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享WAP的樂趣。BOSCH的DCN無線討論系統(tǒng)采用的就是該無線技術。 通過倍受贊譽的無線介入點能夠為方圓40米（164英尺）左右的空間提供穩(wěn)固如一的強大連接。WAP既可部署在會議室中心以獲得最佳的覆蓋率，也可以移動到會議室中最適合的位置?！　”M管WAP有其強大的優(yōu)勢，但是也必須指出WAP在技術角度上的局限性，主要存在于兩個方面：　　1）WAP設備和WAP承載網(wǎng)絡： 　　2）WAP設備受CPU、隨機訪問存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）和處理速度的限制。3）WAP承載網(wǎng)絡是低功率的網(wǎng)絡，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為11M。WAP承載網(wǎng)絡的固有特性是可靠性不高、穩(wěn)定性不高和不可。 。這個頻段里是國際規(guī)定的免費頻段，是不需要向國際相關組織繳納任何費用的。，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比27MHz有著絕對的優(yōu)勢。這個優(yōu)勢決定了它的超強抗干擾性以及最大可達10米的傳輸距離。，比藍牙的1M理論傳輸速率提高了一倍。這就為以后的應用層提高了可靠的保障。相比藍牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。相比同樣免費的27MHz無線技術它的抗干擾性、最大傳輸距離以及功耗都遠遠超出。 NRF24L01簡介, GHz～ GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 mA。接收時， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。 DS18B20 的特性、管腳排列及內(nèi)部邏輯結構：　　GFSK調(diào)制：　　硬件集成OSI鏈路層?！　【哂凶詣討鸷妥詣釉侔l(fā)射功能?！　∑瑑?nèi)自動生成報頭和CRC校驗碼?！　?shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s?！　PI速率為0 Mb/s～10 Mb/s?！　?25個頻道：　　與其他nRF24系列射頻器件相兼容?！　FN20引腳4 mm4 mm封裝。 V～ V。圖29NRF24L01管腳分布各管腳的定義如下:引腳名稱 引腳功能 描述1 CE 數(shù)字輸入 RX 或TX 模式選擇2 CSN 數(shù)字輸入 SPI 片選信號3 SCK 數(shù)字輸入 SPI 時鐘4 MOSI 數(shù)字輸入 從SPI 數(shù)據(jù)輸入腳5 MISO 數(shù)字輸出 從SPI 數(shù)據(jù)輸出腳6 IRQ 數(shù)字輸出 可屏蔽中斷腳7 VDD 電源 電源+3V8 VSS 電源 接地0V9 XC2 模擬輸出 晶體震蕩器2 腳10 XC1 模擬輸入 晶體震蕩器1 腳/外部時鐘輸入腳11 VDD_PA 電源輸出 給RF 的功率放大器提供的+ 電源12 ANT1 天線 天線接口113 ANT2 天線 天線接口214 VSS 電源 接地0V15 VDD 電源 電源+3V16 IREF 模擬輸入 參考電流17 VSS 電源 接地0V18 VDD 電源 電源+3V19 DVDD 電源輸出 去耦電路電源正極端圖210 NRF24L01內(nèi)部邏輯結構 NRF24L01工作模式NRF24L01有工作模式有三種：收發(fā)模式空閑模式關機模式工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register和CE決定,見表211表211 NRF24L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO接收111—發(fā)射101數(shù)據(jù)已在發(fā)射堆棧里發(fā)射101—0當CE有下降沿跳變時，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)射空閑2101發(fā)射堆?？湛臻e1—0此時沒有數(shù)據(jù)發(fā)射掉電0———收發(fā)模式有Enhanced