【文章內(nèi)容簡介】 1。所有這些信號，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始。一個復位脈沖跟著一個存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當?shù)腞OM命令和存儲器操作命令）。 主機發(fā)出復位脈沖 主機接受所需的最短時間480us Min=480us 多少18b20發(fā)出vdd Max=960us 60us 應答脈沖Gnd 圖38 DS18B20的復位時序圖DS18B20的讀時序對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，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在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 主cpu讀0時 主cpu讀1時 u Gnd 主cpu采樣 主cpu采樣 1us 1us 15us 15us 30us 15us 圖39 DS18B20的讀時序圖 DS18B20的寫時序：對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，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，當要寫1時序時，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0時 u 主cpu寫1時Gnd gndDs18b20采樣區(qū)Ds18b20采樣區(qū) 1us 1us 15us 15us 30us 15us 15us 30us 圖310 DS18B20的寫時序圖 測速定位部分 霍爾傳感器（CS3144）應用霍爾效應原理，采用半導體集成技術制造的磁敏電路，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，溫度補償電路和集電極開路的輸出級組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號。每當電機轉動一周,霍爾傳感器經(jīng)過磁片上方時產(chǎn)生一個低電平。利用單片機計數(shù)對脈沖進行計數(shù)，從而來測定轉速。 轉速的測量方法很多，根據(jù)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉速測量的方法主要有M法（測頻法）、T法（測周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測頻法）。由于轉速是以單位時間內(nèi)轉數(shù)來衡量，在變換過程中多數(shù)是有規(guī)律的重復運動。根據(jù)霍爾效應原理，將一塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨測軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤下方安裝一個霍爾器件，轉盤隨軸旋轉時，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉速成正比。脈沖信號的周期與電機的轉速有以下關系： n=60/PT (1)　　式中：n為電機轉速。P為電機轉一圈的脈沖數(shù)。T為輸出方波信號周期　　根據(jù)式（1）即可計算出直流電機的轉速?；魻柶骷怯砂雽w材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場B，在沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運動，結果在器件的2個側面之間產(chǎn)生霍爾電勢。其大小和外磁場及電流大小成比例?；魻栭_關傳感器由于其體積小、無觸點、動態(tài)特性好、使用壽命長等特點，故在測量轉動物體旋轉速度領域得到了廣泛應用。在這里選用美國史普拉格公司（SPRAGUE）生產(chǎn)的3000系列霍爾開關傳感器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、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路簡單輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點。　　轉速控制原理　　直流電機的轉速與施加于電機兩端的電壓大小有關，可以采用C8051F060片內(nèi)的D/A轉換器DAC0的輸出控制直流電機的電壓從而控制電機的轉速。在這里采用簡單的比例調(diào)節(jié)器算法（簡單的加一、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)及時的特點，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，動態(tài)特性也越大。反之，比例系數(shù)越小，調(diào)節(jié)作用越弱。對于大多數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時將會引起自激振蕩。比例調(diào)節(jié)的主要缺點是存在靜差，對于擾動的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時將會引起自激振蕩。對于擾動較大，慣性也比較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)器就難于兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性，需采用調(diào)節(jié)規(guī)律比較復雜的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。 電機的搭建和供電設計 我想了很多方法最終確定成為了機械的轉動。電機的的配置方法如下： （1）選用電機軸比較長的電機類型。有條件的當然可以定制電機軸的長度。所以，我還是老老實實地跑遍了電子市場，千挑萬選軟磨硬泡，終于買到了比較合適的型號 圖 311 電機實樣（2）找到電機后，需要對電機軸進行適當?shù)母脑?。在此之前，我們還需要準備以下一些特殊的東西：一截小金屬管，充當滑環(huán)用。要求表面光滑耐磨，內(nèi)徑略大于電機軸的直徑，并留有適當空間。 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?shù)膹椥詨毫?。如果找不到合適的金屬片，也可以用回形針來代替。 圖 313 代替電刷的金屬片及彈簧（3） 電機軸及滑環(huán)的改造過程如下： 把橡膠套管套在電機軸上，用打火機均勻加熱烘烤套管，令其收縮、包裹住電機軸當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的監(jiān)護下實施該操作哦！ 圖 314 為電機軸套上熱塑套管把金屬管改造為滑環(huán)（參見圖 315 將金屬管改造為滑環(huán)）后，我們可以把滑環(huán)套在電機軸套管上看看效果（參見圖 316 把滑環(huán)套在電機軸上看看效果）。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)套在電機軸上 把電機安裝在基座上。并安裝金屬電刷（參見圖 317 電機與電刷安裝效果圖）。在該圖中，我們也用了一個回形針來代替電刷，也可以用其它的合適材料來實現(xiàn)這個結構。 圖 317 電機與電刷安裝效果圖 把指針板安裝在電機軸上，電機軸與指針板地線之間用焊錫焊死。在焊接時，注意調(diào)節(jié)指針板的重心，并確保金屬管（電源線）與電機軸（地線）之間不要搭焊短路。至此，整個結構完成。參見（圖 ：完整的供電結構側面效果圖） 圖 318 完整的供電結構側面效果圖 把電機軸接到電源負端（注：電機外殼與電機軸是短路導電的），電刷接到電源正端。指針板就可以通電工作了。這時如果讓電機轉動起來，電刷與滑環(huán)作相對摩擦運動。仍舊可以源源不斷地把電源共給指針板。 本章小結 經(jīng)過了3周的硬件搭建和調(diào)試，雖然費了很大的勁兒但是從中學到了不少的知識在元器件的布局方面，應該把相互有關的元件盡量放得靠近一些，例如，時鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時候應把它們靠近些。對于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關電路等，應盡量使其遠離單片機的邏輯控制電路和存儲電路（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：電機測速定位部分，時鐘表盤顯示部分，數(shù)字時鐘顯示部分，轉速顯示部分，溫度顯示部分，字體顯示部分及時間處理部分。程序流程圖如下：開始系統(tǒng)上電初始化電機轉動是否轉動一周是外部中斷零中斷計數(shù)系統(tǒng)定位否時間處理顯示表盤時鐘顯示數(shù)字時鐘和電機轉速延時30秒？是否顯示數(shù)字時鐘和溫度延時30秒？是否延時30秒？是否圖41程序流程圖 模擬表盤部分 模擬表盤的時針、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 。 //時針定位 if ( Time_H 11 ) i = Time_H 12 。 //時轉換為12小時制 else i = Time_H 。 j = i * 16 i 。 i = Time_M / 4 。 H_Line = j + i 。 //時針定位=時*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 當電機的轉速由于電壓不穩(wěn)定或者其它的原因出現(xiàn)不穩(wěn)定時，程序能通過改變定時器的初值，使顯示能夠自動適應電機的轉速，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 ) {