【文章內(nèi)容簡介】 S18B20是單總線溫度傳感器，數(shù)據(jù)線是漏極開路，如果DS18B20沒接電源，則需要數(shù)據(jù)線強上拉，給DS18B20供電；如果DS18B20接有電源，也需要一個上拉電阻使其穩(wěn)定的工作。這個上拉電阻通常比較大。DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位，溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，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(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(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(yīng)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(yù)置在55 ℃所對應(yīng)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(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)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(yù)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。只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)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內(nèi)部測溫電路 ST188紅外反射測速傳感器光敏二極管是最常見的光傳感器，ST188就是采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成的。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負載電阻相串聯(lián)，當(dāng)無光照時，它與普通二極管一樣，反向電流很?。ㄐ∮?81。A），稱為光敏二極管的暗電流；當(dāng)有光照時，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號[7]。下面面我將從以下幾個方面介紹ST188紅外反射傳感器。 ST188實物圖管腳介紹及測速的實現(xiàn)，該傳感器共有四個管腳，其中Ak為紅外發(fā)射管，CE為紅外接收管。該傳感器長9mm，寬度5mm，傳感器高度為8mm，所以這個芯片很小，而且很便宜，也比較實用，但是這個傳感器檢測距離有限，測速時性能不太穩(wěn)定。在測速時，當(dāng)沒有轉(zhuǎn)動信號反射紅外線時，CE之間截止，無電流流過，輸出電壓為電源電壓，信號脈沖為高電平。當(dāng)有轉(zhuǎn)動信號反射紅外線時，內(nèi)部的三極管的BE端飽和導(dǎo)通，與此同時CE也導(dǎo)通，輸出端就相當(dāng)于接地，此時輸出電壓信號為低電平。這樣就能相當(dāng)于一個方波函數(shù)發(fā)生器輸出脈沖。 ST188實物圖 ST188特點介紹ST188傳感器體積小巧，是巡線小車必備的傳感器功能也比較多，在這里用于汽車模擬汽車儀表中的測速傳感器，測量速度。ST188主要特點有：1． ST188采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成；2． ST188檢測距離可調(diào)范圍大，413mm可用；3． ST188采用非接觸檢測方式； ST188傳感器的電路原理圖ST188紅外反射測速傳感器的優(yōu)點是形態(tài)小巧，價格低廉，成本比較低，但是ST188的缺點是測速距離有限，而且測速不太穩(wěn)定。在汽車上面，主要是通過電磁元件進行測速，該測試的方式是通過切割電磁場的磁感線來產(chǎn)生脈沖計數(shù)，已達到對汽車速度檢測的目的。雖然測速方案多種多樣，但是結(jié)合自身能力以及課題的要求考慮，我選擇使用ST188紅外反射測速傳感器來實現(xiàn)該課題的測速功能，該課題中ST188輸出的波形在很大程度上都是有干擾的，顯示波形會很不穩(wěn)定，所以為了使輸出的方波呈現(xiàn)規(guī)則形狀，我在ST188輸出的管腳上面接了一個LM324運算放大器，在電路中起到了放大電壓信號的作用，使ST188輸出的微弱的高電平和低電平信號經(jīng)過該元件，輸出穩(wěn)定的方波。該LM324為同相放大器，電路的電壓放大倍數(shù)AV由外接電阻R3和R1決定，R1為滑動變阻器，我們假設(shè)接入電阻為RX，他的放大倍數(shù)為：AV=1+R3/RX。 ST188傳感器測速原理圖 ST188的光電特性及參數(shù)確定1．ST188傳感器的光電特性 ST188光電特性表項目符號測試條件最小典型最大單位輸入正向電流VfIf=20mAV方向電流IrVR=3V10uA輸出集電極暗電流ICEOVCE=20V1uA集電極亮電流IlVCE=15VIf=8mAH1mAH2mAH3mA飽和壓降VCEIf=8mA,Ic=V傳輸特性響應(yīng)時間TRIf=20mA,Vce=5VRC=100歐10usTF10us2．ST188電路參數(shù)的確定根據(jù)光電特性，選取發(fā)射管的靜態(tài)電流為20mA。,如果供電電壓為5V，那么，此時在發(fā)射管上需要串聯(lián)電阻，電阻大小為R4=（）V/，即得出：R4=，取標(biāo)稱電阻，R=200,那么此時的電流小于20mA，但是不影響結(jié)果。所以在A_K端必須要接上一個200歐的電阻。C_E端口的電阻比較靈活，一般選用210K的上拉電阻 液晶顯示模塊人們對液晶顯示器并不陌生最常見的有如計算器、電子表、數(shù)字萬用表、電子游戲機等，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和固定圖形，因為是屬段式顯示，顯示的內(nèi)容就無法多變。隨著大量電子儀器、設(shè)備的多功能化、智能化，并且普遍采用人機交互方式，需要能夠顯示更為豐富的信息和通用性較強的顯示器，而點陣式LCD顯示器能夠滿足這些要求，同時用大規(guī)模專用集成電路作為點陣LCD的控制驅(qū)動，使用者僅僅直接送人數(shù)據(jù)和指令就可實現(xiàn)所需的顯示。 液晶顯示器的選型針對我們大學(xué)生而言，現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)使用的液晶顯示屏主要分為LCD1602和LCD12864這兩種。LCD1602液晶[10]是一種專門用來顯示字幕、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。該液晶的有若干5*7或者5*11點陣字符組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，1602實際是指現(xiàn)實的內(nèi)容為16*2，就是說只可以顯示兩行，每一行只有16個字符液晶模塊，顯示16個字或者數(shù)字。LCD12864 [10]液晶分為帶字庫和不帶字庫的，LCD12864型號也各有不同，它的顯示分辨率為128*64的點陣，可以顯示16*16點陣的漢字，還可以顯示圖片，功能十分全面，12864最大的優(yōu)點是功耗低，使用低電壓供電，同時價格比較便宜。該液晶能夠顯示四行八列漢字和字符。結(jié)合本課題的設(shè)計規(guī)則，我使用液晶是為了顯示該系統(tǒng)模擬的溫度、車速、油量、壓力等等的實時信號，所以LCD1602還不能夠完全實現(xiàn)該功能，綜合考慮之下本課題選用TM12864J液晶顯示器對信號進行顯示。 液晶顯示器的電路設(shè)計圖 TM12864與單片機連接圖TM12864J共有20個引腳，功能各異，所以在設(shè)計電路圖的時候，液晶與單片機連接是很重要的，這決定了以后的系統(tǒng)顯示問題，在這20個管腳中，其中有八條數(shù)據(jù)線，三條控制線。，單片機的P0口與液晶芯片的數(shù)據(jù)端相連，電阻R8接的是一個500歐的滑動變阻器，在顯示過程中，必須調(diào)節(jié)滑動變阻器，因為液晶屏只有在固定的某個的位置才能夠顯示數(shù)據(jù)。其中6管腳分別為選擇數(shù)據(jù)/指令控制、讀數(shù)據(jù)/寫數(shù)據(jù)、使能端三大控制引腳。 液晶顯示器的管腳和功能我使用的液晶的型號是TM12864J，該液晶共有20個管腳，管腳功能各不相同。該液晶屬于不帶字庫的分左右半屏的液晶顯示器，它的左右半屏分別由CSCS2控制，當(dāng)CS1=1，CS2=0為右半屏工作，當(dāng)CS1=0，CS2=1為左半屏工作。該液晶有復(fù)位的RESET管腳，但是其內(nèi)部本身自帶了上電復(fù)位，所以我們在不需要經(jīng)常復(fù)位的情況下，可以將該復(fù)位管腳懸空。該液晶模塊最后的兩個引腳是背光源，在我設(shè)計的系統(tǒng)中背光源和各個模塊共用一個電源，所以我直接將他們短接。在這20個管腳中RS、R/W、EN三大控制引腳最為重要。 TM12864J液晶管腳功能表管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC35V電源正3V0H/L對比度（亮度）調(diào)整4RS(D/I)H/LRS=“H”，表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“H”，表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WH/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6ENH/L使能信號，此液晶為高電平有效714DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15CS1H/L管腳為“H”：選擇右半屏顯示數(shù)據(jù)16CS2H/L管腳為“H”：選擇左半屏顯示數(shù)據(jù)17RESETH/L復(fù)位端口，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正極（5V）20KVSS背光源負極 液晶顯示器的使用注意事項TM12864J液晶顯示器在使用的時候，必須有程序驅(qū)動，所以在寫入和讀取數(shù)據(jù)的時候，就會出現(xiàn)各種錯誤，我大致分析了一下務(wù)必注意以下幾點：1. 欲在某一個位置顯示中文字符時，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼；2. 顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動對地址加1指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空ASCII字符位置；3. 當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)；4. 模塊在接收指令前，向處理器必須先確認模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取忙標(biāo)志時“忙” 標(biāo)志位需為“0”，方可接受新的指令。如果在送出一個指令前不檢查“忙”標(biāo)志，則在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即等待前一個指令確定執(zhí)行完成。再加上我是用的液晶型號為TM12864J，此液晶分左右半屏，可以分別顯示數(shù)據(jù)。同時在初始化和讀寫數(shù)據(jù)的時候，都必須對左右半屏進行分開的操作。 模擬傳感器電路設(shè)計 模擬傳感器電路圖，該電路為氣壓、油壓、油量等參數(shù)的測量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號通過單片機自帶的模/數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號輸入單片機89C51中，經(jīng)過相應(yīng)軟件處理后輸出。為了使電路設(shè)計更加簡單化，從而設(shè)計了幾個模擬的傳感器，該模擬傳感器是以滑動變阻器為主要元器件，當(dāng)滑動變阻器短接為零時，此時電壓信號為最大值；當(dāng)滑動變阻器完全接入系統(tǒng)中的時候，電壓為最小值。再通過芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)化功能，利用編程實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化顯示，最后再通過液晶顯示屏能夠顯示出來，用以達到預(yù)期效果。 串口電路模塊設(shè)計串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制，我們在設(shè)計好硬件電路之后，軟件的程序一般都是通過串口通信，使程序?qū)懭雴纹瑱C中的，是硬件不可或缺的電路。再加上其所需電纜線少，接線簡單，所以得到了廣泛的運用。 串口通信電路的設(shè)計思想本課題中設(shè)計一個51單片機與電腦串口通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)單片機與PC機之間的遠程通信，串口通信在該課題中是輔助電路。在該課題中我主要設(shè)計的是接收模塊，利用MAX232來實現(xiàn)接口電路，我們使用DB9串口座（母口）與MAX232相應(yīng)的管腳相連，并將相應(yīng)的軟件程序轉(zhuǎn)入電路中，即可運行。當(dāng)電路是相對獨立時，可直接調(diào)速電路參數(shù)值，其影響和干擾就小。在滿足接收模塊的要求