【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1。所有這些信號(hào)，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。和DS18B20間的任何通訊都需要以初始化序列開(kāi)始。一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)腞OM命令和存儲(chǔ)器操作命令）。 主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖 主機(jī)接受所需的最短時(shí)間480us Min=480us 多少18b20發(fā)出vdd Max=960us 60us 應(yīng)答脈沖Gnd 圖38 DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖DS18B20的讀時(shí)序?qū)τ贒S18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15us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(guò)程，至少需要60us才能完成。 主cpu讀0時(shí) 主cpu讀1時(shí) u Gnd 主cpu采樣 主cpu采樣 1us 1us 15us 15us 30us 15us 圖39 DS18B20的讀時(shí)序圖 DS18B20的寫(xiě)時(shí)序：對(duì)于DS18B20的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě)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(xiě)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。 1us 60120us 60120usu 主cpu寫(xiě)0時(shí) u 主cpu寫(xiě)1時(shí)Gnd gndDs18b20采樣區(qū)Ds18b20采樣區(qū) 1us 1us 15us 15us 30us 15us 15us 30us 圖310 DS18B20的寫(xiě)時(shí)序圖 測(cè)速定位部分 霍爾傳感器（CS3144）應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理，采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，它是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、史密特觸發(fā)器，溫度補(bǔ)償電路和集電極開(kāi)路的輸出級(jí)組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周,霍爾傳感器經(jīng)過(guò)磁片上方時(shí)產(chǎn)生一個(gè)低電平。利用單片機(jī)計(jì)數(shù)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有M法（測(cè)頻法）、T法（測(cè)周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測(cè)頻法）。由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量，在變換過(guò)程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨測(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。脈沖信號(hào)的周期與電機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系： n=60/PT (1)　　式中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速。P為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)。T為輸出方波信號(hào)周期　　根據(jù)式（1）即可計(jì)算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速?；魻柶骷怯砂雽?dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng)B，在沿平面方向兩端加外電場(chǎng)，則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的2個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例?；魻栭_(kāi)關(guān)傳感器由于其體積小、無(wú)觸點(diǎn)、動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，故在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在這里選用美國(guó)史普拉格公司（SPRAGUE）生產(chǎn)的3000系列霍爾開(kāi)關(guān)傳感器3013，它是一種硅單片集成電路，器件的內(nèi)部含有穩(wěn)壓電路、霍爾電勢(shì)發(fā)生器、放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開(kāi)路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路簡(jiǎn)單輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點(diǎn)?！　∞D(zhuǎn)速控制原理　　直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加于電機(jī)兩端的電壓大小有關(guān)，可以采用C8051F060片內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換器DAC0的輸出控制直流電機(jī)的電壓從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在這里采用簡(jiǎn)單的比例調(diào)節(jié)器算法（簡(jiǎn)單的加一、減一法）。比例調(diào)節(jié)器的輸出系統(tǒng)式為：　　　　式中：Y為調(diào)節(jié)器的輸出。e（t）為調(diào)節(jié)器的輸人，一般為偏差值。Kp為比例系數(shù)。從式（2）可以看出，調(diào)節(jié)器的輸出Y與輸入偏差值e（t）成正比。因此，只要偏差e（t）一出現(xiàn)就產(chǎn)生與之成比例的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)，這是一種最基本的調(diào)節(jié)規(guī)律。比例調(diào)節(jié)作用的大小除了與偏差e（t）有關(guān)外，主要取決于比例系數(shù)Kp，比例調(diào)節(jié)系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性也越大。反之，比例系數(shù)越小，調(diào)節(jié)作用越弱。對(duì)于大多數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。比例調(diào)節(jié)的主要缺點(diǎn)是存在靜差，對(duì)于擾動(dòng)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。對(duì)于擾動(dòng)較大，慣性也比較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)器就難于兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，需采用調(diào)節(jié)規(guī)律比較復(fù)雜的PI（比例積分調(diào)節(jié)器）或PID（比例、積分、微分調(diào)節(jié)器）算法。 電機(jī)的搭建和供電設(shè)計(jì) 我想了很多方法最終確定成為了機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)的的配置方法如下： （1）選用電機(jī)軸比較長(zhǎng)的電機(jī)類型。有條件的當(dāng)然可以定制電機(jī)軸的長(zhǎng)度。所以，我還是老老實(shí)實(shí)地跑遍了電子市場(chǎng)，千挑萬(wàn)選軟磨硬泡，終于買到了比較合適的型號(hào) 圖 311 電機(jī)實(shí)樣（2）找到電機(jī)后，需要對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?。在此之前，我們還需要準(zhǔn)備以下一些特殊的東西：一截小金屬管，充當(dāng)滑環(huán)用。要求表面光滑耐磨，內(nèi)徑略大于電機(jī)軸的直徑，并留有適當(dāng)空間。 圖 311 代替滑環(huán)的金屬管一段橡膠熱塑套管，遇熱收縮的那種。 圖 312 橡膠熱塑套管一段適合做電刷的金屬片，要求耐磨，并有適當(dāng)彈性。我們可以用插頭中的金屬插片；如果有必要，可以找一根小彈簧，用于給電刷和滑環(huán)的接觸間提供適當(dāng)?shù)膹椥詨毫ΑＨ绻也坏胶线m的金屬片，也可以用回形針來(lái)代替。 圖 313 代替電刷的金屬片及彈簧（3） 電機(jī)軸及滑環(huán)的改造過(guò)程如下： 把橡膠套管套在電機(jī)軸上，用打火機(jī)均勻加熱烘烤套管，令其收縮、包裹住電機(jī)軸當(dāng)然要注意掌握烘烤的火候，別把家給燒了。哈哈，未成年兒童一定要在家長(zhǎng)的監(jiān)護(hù)下實(shí)施該操作哦！ 圖 314 為電機(jī)軸套上熱塑套管把金屬管改造為滑環(huán)（參見(jiàn)圖 315 將金屬管改造為滑環(huán)）后，我們可以把滑環(huán)套在電機(jī)軸套管上看看效果（參見(jiàn)圖 316 把滑環(huán)套在電機(jī)軸上看看效果）。然后，我們把滑環(huán)焊接安裝在指針板上 圖 315 將金屬管改造為滑環(huán) 圖 316 把滑環(huán)套在電機(jī)軸上 把電機(jī)安裝在基座上。并安裝金屬電刷（參見(jiàn)圖 317 電機(jī)與電刷安裝效果圖）。在該圖中，我們也用了一個(gè)回形針來(lái)代替電刷，也可以用其它的合適材料來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)。 圖 317 電機(jī)與電刷安裝效果圖 把指針板安裝在電機(jī)軸上，電機(jī)軸與指針板地線之間用焊錫焊死。在焊接時(shí)，注意調(diào)節(jié)指針板的重心，并確保金屬管（電源線）與電機(jī)軸（地線）之間不要搭焊短路。至此，整個(gè)結(jié)構(gòu)完成。參見(jiàn)（圖 ：完整的供電結(jié)構(gòu)側(cè)面效果圖） 圖 318 完整的供電結(jié)構(gòu)側(cè)面效果圖 把電機(jī)軸接到電源負(fù)端（注：電機(jī)外殼與電機(jī)軸是短路導(dǎo)電的），電刷接到電源正端。指針板就可以通電工作了。這時(shí)如果讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電刷與滑環(huán)作相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)。仍舊可以源源不斷地把電源共給指針板。 本章小結(jié) 經(jīng)過(guò)了3周的硬件搭建和調(diào)試，雖然費(fèi)了很大的勁兒但是從中學(xué)到了不少的知識(shí)在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們靠近些。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開(kāi)關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。 第4 章 系統(tǒng)的軟件部分 系統(tǒng)軟件部分分為：電機(jī)測(cè)速定位部分，時(shí)鐘表盤顯示部分，數(shù)字時(shí)鐘顯示部分，轉(zhuǎn)速顯示部分，溫度顯示部分，字體顯示部分及時(shí)間處理部分。程序流程圖如下：開(kāi)始系統(tǒng)上電初始化電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否轉(zhuǎn)動(dòng)一周是外部中斷零中斷計(jì)數(shù)系統(tǒng)定位否時(shí)間處理顯示表盤時(shí)鐘顯示數(shù)字時(shí)鐘和電機(jī)轉(zhuǎn)速延時(shí)30秒？是否顯示數(shù)字時(shí)鐘和溫度延時(shí)30秒？是否延時(shí)30秒？是否圖41程序流程圖 模擬表盤部分 模擬表盤的時(shí)針、分針、秒針的定位顯示程序及算法: //秒針定位 i = 2 * Time_S 。 //秒針定位=秒*3 S_Line = i + Time_S 。 S_Line = 180S_Line 。 //時(shí)針定位 if ( Time_H 11 ) i = Time_H 12 。 //時(shí)轉(zhuǎn)換為12小時(shí)制 else i = Time_H 。 j = i * 16 i 。 i = Time_M / 4 。 H_Line = j + i 。 //時(shí)針定位=時(shí)*15+分/4 H_Line = 180H_Line 。 //分針定位 i = 2 * Time_M 。 //分針定位=分*3 M_Line = i + Time_M 。 M_Line = 180M_Line 。 break。 模糊控制部分 當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由于電壓不穩(wěn)定或者其它的原因出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，程序能通過(guò)改變定時(shí)器的初值，使顯示能夠自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使顯示能夠保持穩(wěn)定。這樣增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使顯示效果更加的完好。 Disp_Line = 0 。 if ( Timer1_JSQ 180 ) {