【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沖信號(hào)輸出，此頻率為時(shí)鐘振蕩器頻率 fosc的 1/6，可用于初步判斷單片機(jī)芯片的好壞。 ALE端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。應(yīng)當(dāng) 注意的是 ， 當(dāng) 訪問 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 在 1 個(gè)機(jī)器周期中 ALE 只出現(xiàn) 1次，即丟失 1個(gè) ALE 脈沖。 因此，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，不宜 用 ALE作精確的時(shí)鐘源或定時(shí)信號(hào)。 如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR 8EH 地址上置 0。此時(shí)，只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令 時(shí) ALE才起作用。 P__R__O__G__為此引腳第二功能，在對(duì)片內(nèi) EPROM 型單片機(jī)編程時(shí)，作為編程輸入端。 P__S__E__N__：外部程序存儲(chǔ)器 選通端，接外部程序存儲(chǔ)器的 O__E__（輸出允許）端 。 在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 E__A__/VPP： E__A__為外部程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 當(dāng) E__A__保持低電平時(shí)， 單片機(jī) 在此期間 只訪問外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) E__A__ 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)在 此間 訪問 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 ，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 1FFFH 時(shí)，即超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的 8KB 地址范圍時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序 。 在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 單片機(jī) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)能正常工作的所必須的最基本電路，包括復(fù)位和晶體振蕩電8 路，為方便今后本系統(tǒng)擴(kuò)展功能，所以最小系統(tǒng)采用雙排針單獨(dú)引出 I/O 口的方式，其電路設(shè)計(jì)如圖 22所示。 圖 22 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路 溫度檢測(cè)反饋模塊 DS18B20 基礎(chǔ)知識(shí) DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS半 導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。它具有 3引腳 TO－ 92小體積封裝形式。溫度測(cè)量范圍為 55℃ ～+125℃，可編程為 9～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持 3V～ ，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。 DS18B20還支持“一線總線”接口，多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到3根或 2根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 它還有存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度等功能。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳 ： DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 23所示，主要由 4部分組成： 64位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。其管腳排列如圖 24所示， DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端， GND為電源地， VDD為外接供電電源輸入端，采用寄生電源方式時(shí)，該引腳接地。 9 DQ VDD GND 圖 23 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 24 DS18B20外形及管腳 由于 DS18B20 只有一根數(shù)據(jù)線 ， 因此它和主機(jī)（單片機(jī)）通信是需要串行通信，而AT89S52 有兩個(gè)串行端口，所以可以不用軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)單線接口訪問 DS18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM 操作命令、存儲(chǔ)器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均從序列開始。 主機(jī)發(fā)送（ Tx） 復(fù)位脈沖（最短為 480μs 的低電平信號(hào)）。接著主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（ Rx）?？偩€經(jīng)過(guò) 的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。在檢測(cè)到 I/O引腳上的上升沿之后， DS18B20 等待 1560μs, 并且 接著發(fā)送脈沖（ 60240μs 的低電平信號(hào)）。然后以存在復(fù)位脈沖表示 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的 ROM 命令和存儲(chǔ)操作命令的數(shù)據(jù)。 DS18B20 通過(guò)使用時(shí)間片來(lái)讀出和寫入數(shù)據(jù)，時(shí)間片用于處理數(shù)據(jù)位和進(jìn)行何種指定操作的命令。它有寫時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種。 寫時(shí)間片：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)，產(chǎn)生寫時(shí)間片。有兩種電源檢測(cè) 64位 ROM 和 單線 接口 存儲(chǔ)器和控制器 高速緩存 存儲(chǔ)器 8位 CRC生成器 溫度靈敏元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 10 類型的寫時(shí)間片：寫 1 時(shí)間片和寫 0 時(shí)間片。所有時(shí)間片必須有 60 微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1 微秒的恢復(fù)時(shí)間。 讀時(shí)間片：從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，使用讀時(shí)間 片。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)產(chǎn)生讀時(shí)間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少 1微秒；來(lái)自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時(shí)間下降沿之后的 15 微秒內(nèi)有效。為了讀出從讀時(shí)間片開始算起 15 微秒的狀態(tài)，主機(jī)必須停止把引腳驅(qū)動(dòng)拉至低電平。在時(shí)間片結(jié)束時(shí)， I/O 引腳經(jīng)過(guò)外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀時(shí)間片的最短持續(xù)期為 60微秒，包括兩個(gè)讀周期間至少 1μs 的恢復(fù)時(shí)間。 一旦主機(jī)檢測(cè)到 DS18B20 的存在，它便可以發(fā)送一個(gè)器件 ROM 操作命令。所有 ROM 操作命令均為 8 位長(zhǎng)。 DS18B20 芯片功能命令表如下： 表 21 DS18B20功能命令表 DS18B20 是用 12位存儲(chǔ)溫度，最高位為符號(hào)位，下 表 為它的溫度存儲(chǔ)方式： 命令 功能描述 命令代碼 CONVERT 開始溫度轉(zhuǎn)換 44H READ SCRATCHPAD 讀溫度寄存器（共 9 字節(jié)） BEH READ ROM 讀 DS18B20 序列號(hào) 33H WRITE SCRATCHPAD 將警報(bào)溫度值寫如暫存器第 3字節(jié) 4EH MATCH ROM 匹配 ROM 55H SEARCH ROM 搜索 ROM F0H ALARM SEARCH 警報(bào)搜索 ECH SKIP ROM 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 CCH READ POWER SUPPLY 讀電源供電方式： 0 為寄生電源， 1為外電源 B4H 11 表 21 DS18B20溫度存儲(chǔ)地址分配 2^3 2^2 2^1 2^0 2^1 2^2 2^3 2^4 LSBYTE Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 S S S S S 2^6 2^5 2^4 MSBYTE Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) DS18B20 為單總線數(shù)字溫度傳 感器，其與單片機(jī)的連接很簡(jiǎn)單，電路如圖 25所示。 圖 25 DS18B20溫度檢測(cè)電路 人體檢測(cè)模塊 熱釋電紅外傳感器原理 人體熱釋電紅外檢測(cè)模塊是一種能夠感應(yīng)人體靠近或遠(yuǎn)離的傳感器，模塊將對(duì)人體的人體紅外熱輻射的信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，人體都有恒定的體溫，一般在 37℃ 左右，會(huì) 輻射 出中心波長(zhǎng)為 9～ 10um 的 特定 紅外線， 而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ～ 20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有 菲涅爾透鏡 的窗口，可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)， 這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 人體熱釋電紅外檢測(cè)模塊的菲涅爾透鏡將熱釋 電 紅外信號(hào)折射在 PIR(熱釋電紅外傳感器 )上，探測(cè) 區(qū)域 內(nèi)紅外線能量的變化 ，由 PIR 將 其 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即熱電轉(zhuǎn)換。 實(shí)質(zhì)上熱釋電 紅外 傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極。在環(huán)境溫度有 ΔT 的變化時(shí)，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會(huì)12 產(chǎn)生電荷 ΔQ ，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱的電壓 ΔV 。 因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的 可測(cè)范圍 內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn) 入探測(cè)區(qū)時(shí) ，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異，信號(hào)被采集到伺服系統(tǒng)以后，由軟件對(duì)新采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)內(nèi)存中已經(jīng)存在的前期探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)比較，以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入 探測(cè)區(qū)。 本系統(tǒng)采用 的市售 人體熱釋電紅外采集模塊，外形如圖 26 所示。內(nèi)部集成了熱釋電紅外傳感器和紅外傳感信號(hào)處理器 BISS0001。 有 VCC(+5V)、 OUT 和 GND 三個(gè)引腳。模塊上電后， 當(dāng)有人進(jìn)入 探測(cè) 區(qū)域時(shí)， 其 信號(hào)端口便產(chǎn)生一個(gè)電平跳變，并維持?jǐn)?shù)秒鐘，我們就是利用這個(gè)跳變來(lái)判斷是否有人在 可測(cè)區(qū)內(nèi) 。 人體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 的市售 人體熱釋電紅外采集模塊， 有 VCC(+5V)、 OUT 和 GND 三個(gè)引腳，接入電路如圖 27所示。 模塊上電后， 當(dāng)有人進(jìn)入 探測(cè) 區(qū)域時(shí)， 其 信號(hào)端口便產(chǎn)生一個(gè)電平跳變，并維持?jǐn)?shù)秒鐘，我們就是利用這個(gè)跳變來(lái)判斷是否有人在 可測(cè)區(qū)內(nèi) 。 圖 26 人體熱釋電紅外采集模塊外形圖 圖 27 人體熱釋電紅外檢測(cè)電路 13 電風(fēng)扇測(cè)速模塊 霍爾傳感器簡(jiǎn)述 根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出 電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 霍爾傳感器 A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，其工作溫度范圍可達(dá) 40℃～ 150℃ 。它由電壓調(diào)整電路、反相電源保護(hù)電路、霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號(hào)放大器、施密特觸發(fā)器和 OC門輸出極構(gòu)成，通過(guò)使用上拉電阻可以將其輸出接入 CMOS 邏輯電路。 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) 。該芯片具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點(diǎn)，有兩種封裝形式，一種是 3腳貼片微小型封 裝，后綴為“ LH”；另一種是 3腳直插式封裝，后綴為“ UA”。 霍爾傳感器的外形 圖和管腳 圖如圖 28所示。磁場(chǎng)由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對(duì)使用。 霍爾元件和磁鋼 管腳圖 圖 28 霍爾傳感器的外形圖 電風(fēng)扇測(cè)速電路的設(shè)計(jì) 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) 實(shí)際測(cè) 量時(shí)，要把霍爾傳感器固定在 電風(fēng)扇 后 的隔離架上 ，與霍爾探頭相對(duì)的 電風(fēng)扇的扇葉邊沿固定一塊磁鋼 ， 電風(fēng)扇 每轉(zhuǎn)一周， 受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響， 霍爾傳感器便發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)， 其頻率和轉(zhuǎn)速成14 正比。 將此脈沖信號(hào)接到 AT89S52 單片機(jī) 的 [ 0INT ]上，設(shè)定 T0 定時(shí) ， 每分鐘所計(jì)的進(jìn)入 的脈沖個(gè)數(shù)即為電機(jī)的轉(zhuǎn)速 。 霍爾傳感器為輸出端開路元件，所以需外接上拉電阻，其電路如圖 29所示。 圖 29 霍爾測(cè)速電路 電風(fēng)扇調(diào)速模塊 電風(fēng)扇調(diào)速原理 電 風(fēng)扇 調(diào)速是整個(gè)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要的方面。 電風(fēng)扇的調(diào)速方法有很多種， 如抽頭法、電抗器法、電容法、電子調(diào)速法等。 本系統(tǒng)采用電子調(diào)速 法 。 通過(guò)控制雙向可控硅的導(dǎo)通 時(shí)間 ，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無(wú)級(jí)調(diào)速。 可控硅的導(dǎo)通條件如下： 1）陽(yáng) 陰極間加正向電壓； 2）控制極 陰極間加正向觸發(fā)電壓； 3）陽(yáng)極電流 IA 大于可控硅的最小維持電流 IH。 本系統(tǒng) 采用了過(guò)零雙向可控硅型光耦 MOC3041,集光電隔離、過(guò)零檢測(cè)、過(guò)零觸發(fā)等功能于一身 ,避免了輸入輸 出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷 , 簡(jiǎn)化了輸出通道隔離驅(qū)