【文章內(nèi)容簡介】 P）。 3 硬件電路設(shè)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(fù)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(jī)電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)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(yīng)用范圍極廣，內(nèi)含過流過熱及調(diào)整 管的保護(hù)電路當(dāng)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(yīng)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(jī)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(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 DS18B20 更受歡迎， DS18B20 的優(yōu)勢更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)小制作不二的選擇， 其技術(shù)性能描述為： ① 獨(dú)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(shí)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)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(jié)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?jǐn)?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(shè)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(zhuǎn)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(fù)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(shè)計的，同樣也是溫度轉(zhuǎn)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(jìn)行復(fù)雜的且精準(zhǔn)的時序處理，因為 DS18B20硬件簡單，從而導(dǎo)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(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器給 DS18B20 單總線至少 480us的低電平信號，當(dāng) DS18B20 接到此復(fù)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(fù)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(guān)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(diào)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(diào)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(jìn)行讀操作，低電平 0 時進(jìn)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(fù) 極 本設(shè)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(dāng)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(fù)位電路 本設(shè)計所用復(fù)位電路與其他單片機(jī)所用電路類似，為電容式復(fù)位，其電路圖如下（圖 37）： 圖 37 復(fù)位電路 4 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件主要是采用 C 語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各種功能。 當(dāng)然，也可以采用匯編語言，但程序設(shè)計較麻煩，本設(shè)計采用 C 語言來編程，主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)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(diào)節(jié)溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)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(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置，主程序每循環(huán)一次都要對按鍵進(jìn)行掃描 ,判斷是否有輸入鍵按下則進(jìn)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(zhuǎn)換流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組裝后，便可進(jìn)行調(diào)試，其主要任務(wù)是排除硬件故障，并完善其硬件結(jié)構(gòu)，試運(yùn)行所設(shè)計的程序，一一排除程序錯誤之處，并優(yōu)化程序的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計的期望值。 硬件調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進(jìn)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(jìn)行綜合調(diào)試。 1．錯線、開路、短路：由于設(shè)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(xì)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(diào)試過程中操作不當(dāng)致使器件損壞。 解決方法：在設(shè)計過程中要明確各元器件的工作條件，嚴(yán)格按照制作要求進(jìn)行操作，損壞的元器件要及時更換，以免影響電路功能的實(shí)現(xiàn)。 3．電源故障：設(shè)計中存