【文章內容簡介】 P）。 3 硬件電路設計 電源電路 工作原理： 220V 交流市電經(jīng)過電源變壓器變換成交流低電壓，再經(jīng)過橋式整流電路 D2～ D5 和濾波電容 C5 的整流和濾波，在三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和GND 兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓 該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化 。 此直流電壓經(jīng)過 LM7805 的穩(wěn)壓和 C7 的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源的集成電路，其具有體積小、成本低、性能好、工作可靠、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。電源電路圖如圖 31。 圖 31 電源電路 LM7805 簡介： LM7805 是一種常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是 TO220 封裝，能提供 DC 5V 的輸出電壓，應用范圍極廣，內含過流過熱及調整 管的保護電路當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 圖 32 LM7805 引腳圖（管腳圖） 溫度傳感器電路 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。 DS18B20 更受歡迎， DS18B20 的優(yōu)勢更是我們學習單片機技術和開發(fā)溫度相關小制作不二的選擇， 其技術性能描述為： ① 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ②測溫范圍 － 55℃～ +125℃，固有測溫分辨率 ℃。 ③支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 ④工作電源 : 3~5V/DC ⑤ 在使用中不需要任何外圍元件 ⑥ 測量結果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 ⑦ ⑧ 其外形如圖 33 所示。 圖 33 傳感器外形圖 DS18B20 溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸集成于一個芯片之上。其工作一個周期可以分為二個部分，即溫度檢測與數(shù)據(jù)處理。 18B20 有三種形態(tài)的存儲資源，分別是 ROM， RAM， EEPROM。 ROM 只讀存儲器，共 64 位，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前八位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后的八位是以上 56 位的 CRC（冗余校驗碼）。其數(shù)據(jù)在出廠時設置，不由用戶更改。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于數(shù) 據(jù)計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后消失，DS18B20 共 9 個字節(jié)的 RAM，每個字節(jié)為八位，第 1， 2 字節(jié)是溫度轉換后的數(shù)據(jù)值信息，第 3， 4 字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值的存儲）的鏡像。在上電復位時，其值將被刷新。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 6， 7，8 個字節(jié)則是計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是溫度轉換、計算的暫存單元，第 9 個字節(jié)是前八個字節(jié)的 CRC 碼。 EEPROM 是非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)。 DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 上都存在鏡像，以方便用戶操作。 我們在讀溫度之前都必須進行復雜的且精準的時序處理，因為 DS18B20硬件簡單，從而導致軟件的巨大開銷，也是盡力減少有形資產(chǎn)化為無形資產(chǎn)的投入。 控制器對 DS18B20 的操作流程 : 1． DS18B20 進行復位，復位就是由控制器給 DS18B20 單總線至少 480us的低電平信號，當 DS18B20 接到此復位信號后，回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 2． DS18B20 的數(shù)據(jù)通信，如果復位低電平的時間不足或是單總線斷路都不會接收到存 在脈沖。 3． DS18B20 的就跳過 ROM 指令，此處并不是不發(fā)送 ROM 指令，而是用一條特有的一條“跳過指令”。 4． DS18B20 做什么樣的工作，是芯片控制的關鍵。 5． 圖 34 溫度傳感器電路 顯示電路 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 引腳 符號 功 能 說 明 1 VSS 接 地 2 VDD 接 電 源 （ +5 V） 3 V0 液晶顯示器對 比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度 RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器 R/W 為讀寫信號線，高電平 1 時進行讀操作，低電平 0 時進行寫操作 使 能 7 D0 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 背 光 電 源 正 極 背 光 電 源 負 極 本設計顯示電路采用 1602 液晶顯示，其電路圖如下（圖 35）： 圖 35 顯示電路 報警電路 報警電路采用簡單的發(fā)光二極管與蜂鳴器組合電路，當溫度超出上下門限值時，二極管發(fā)光，同時蜂鳴器鳴響。其電路圖如圖 36： 圖 36 報警電路 復位電路 本設計所用復位電路與其他單片機所用電路類似，為電容式復位，其電路圖如下（圖 37）： 圖 37 復位電路 4 軟件設計 系統(tǒng)的軟件主要是采用 C 語言，對單片機進行編程實現(xiàn)各種功能。 當然，也可以采用匯編語言，但程序設計較麻煩，本設計采用 C 語言來編程，主程序對模塊進行初始化，而后調用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤，報警等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和調節(jié)溫度，主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值并負責調用各子程序 ,其程序流程如圖41 系統(tǒng)程序流程圖。 圖 41 系統(tǒng)程序流程圖 按鍵處理子程序 按鍵處理子程序主要是負責參數(shù)的設置，主程序每循環(huán)一次都要對按鍵進行掃描 ,判斷是否有輸入鍵按下則進行一系列的按鍵輸入操作。其程序流程 框圖如圖 42 所示。 否 是 否 是 否 是 否 是 否 是 圖 42 溫度轉換流程圖 5 系統(tǒng)調試及結論分析 單片機應用系統(tǒng)組裝后，便可進行調試，其主要任務是排除硬件故障，并完善其硬件結構，試運行所設計的程序，一一排除程序錯誤之處，并優(yōu)化程序的結構，使系統(tǒng)達到設計的期望值。 硬件調試 單片機應用系統(tǒng)的硬件和軟件調試是交叉進行的，但通常是先排除明顯的硬件故障，尤其是電源故障，才能安全地仿真，進行綜合調試。 1．錯線、開路、短路：由于設計錯誤和過程中的工藝性錯 誤所造成的錯線、開路、短路等故障。 解決方法：在畫原理圖時仔細檢查、校正即可解決。 2．元器件損壞：由于對元器件使用要求的不熟悉及制作調試過程中操作不當致使器件損壞。 解決方法：在設計過程中要明確各元器件的工作條件，嚴格按照制作要求進行操作，損壞的元器件要及時更換，以免影響電路功能的實現(xiàn)。 3．電源故障：設計中存