【文章內(nèi)容簡介】 電源供電，信號電平以接地電平作為參考。 對于 TTL 邏輯，一個邏輯低輸入不高于 。一個邏輯高輸出必須至少為，而一個邏輯高輸入必須至少為 2V。利用這些邏輯電平，一個接口可以有 的噪聲信號而不至于產(chǎn)生錯誤。 這些邏輯電平應(yīng)用在初期的，標(biāo)準(zhǔn)的 7400 系列的 TTL 邏輯和 他的派生系列，包括 74LS74F 和 74ALS TTL。較早的利用 NMOS 技術(shù)制造的微控制器也使用這些邏輯電平。 大多數(shù)的 CMOS 芯片定義了不同的邏 輯電平，并且有更寬的噪聲容限。一個邏輯低 CMOS 輸出不高于 ，而一個邏輯低輸入可以高達(dá) 20%的電源電壓，或者對于 5V 的電源輸入可以達(dá)到 1V。一個邏輯高輸出至少為 ，而一個邏輯高輸入必須至少達(dá)到電源電壓的 70%，或者對于 5V 電源輸入而言達(dá)到 。使用這樣的邏輯電平的系列包括 4000 系列， 74HC 和 74AC。 有的 CMOS芯片有 TTL兼容輸出。這他們可以直接和 CMOS或者 TTL邏輯項(xiàng)鏈。遵循這個慣例的芯片包括 74HCT 邏輯系列和大多數(shù)的微控制器。①讀命令 33H ：通過該命令主機(jī)可以讀出 DS18B20 的 ROM 中的 8 位系列產(chǎn)品代碼、 48 位產(chǎn)品序列號和 8 位 CRC 校驗(yàn)碼。該命令僅限于單個 DS18B20 在線的情況。 ②選擇定位命令 55H ：當(dāng)多片 DS18B20 在線時，主機(jī)發(fā)出該命令和一個 64位數(shù)， DS18B20內(nèi)部 ROM與主機(jī)一致者，才響應(yīng)命令。該命令也可用于單個 DS18B20的情況。 ③查詢命令 0F0H ：該命令可查詢總線上 DS18B20 的數(shù)目及其 64 位序列號。 ④跳過 ROM 序列號檢測命令 OCCH ：該命令允許主機(jī)跳過 ROM 序列號檢測而直接對寄存器操作，該命令僅限于單個 DS18B20 在線的情況。 ⑤報警查詢命令 0ECH ：只有報警標(biāo)志置位后， DS18B20 才相應(yīng)該命令。 2 存儲器操作命令： ①寫入命令 4EH ：該命令可寫入寄存器的第 4 字節(jié)，即高低溫寄存器和配置寄存器。 復(fù)位信號發(fā)出之前，三個字節(jié)必須寫完。 ②讀出命令 0BEH ：該命令可讀出寄存器中的內(nèi)容，復(fù)位命令可終止讀出。 ③開始轉(zhuǎn)換命令 44H ：該命令使 DS18B20 立即開始溫度轉(zhuǎn)換，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行時，主機(jī)這時讀總線將收到 O；當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束時，主機(jī)這時讀總線將收到 1。若用信號線給 DS18820 供電，則主機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后 ，必須提供至少相應(yīng)于分辨率的溫度轉(zhuǎn)換時間的上拉電平。 ④回調(diào)命令 088H ：該命令把 EEROM 中的內(nèi)容寫到寄存器 TH、 TL 及配置寄存器中。 DS18b20 上電時能 自動寫入。 ⑤復(fù)制命令 48H ：該命令把寄存器 TH、 TL及配置寄存器中的內(nèi)容寫到 EEROM中。 ⑥讀電源標(biāo)志命令 084H ：主機(jī) 發(fā)出該命令后， DS18B20 將進(jìn)行響應(yīng)， 發(fā)送電源標(biāo)志，信號線供電發(fā) O，外接 電源發(fā) 1。 3 DS18B20 的復(fù)位及讀寫時序： ①復(fù)位：對 DS18B20 操作之前，首先要將它復(fù)位。復(fù)位時序?yàn)椋? a 主機(jī)將信號 線置為低電平，時間為 480～ 960μ S。 b 主機(jī)將信號線置為高電平，時間為 15～ 60 μ S。 c DS18B20 發(fā)出 60～ 240μ S 的低電平作為應(yīng)答信號。主機(jī)收到此信號后，才能對 DS18B20 作其它操作。 ②寫操作：主機(jī)將信號線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。從信號線的下降沿開始，在 15～ 60 μ S 的時 間內(nèi) DS18B20 對信號線檢測，如信號 線為高電平，則寫 1，如信號線為 O，則 寫 0，從而完成了一個寫周期。在開始 另一個寫周期前，必須有 1 μ S 以上的 高電平恢復(fù)期。 ③讀操作：主機(jī)將信號線 從高電平 拉低至低電平 1 μ S 以上，再使數(shù)據(jù)線 升為高電平，產(chǎn)生讀起始信號。從主機(jī) 將信號線從高電平拉低至低電平起 15～60 μ S 的時間內(nèi) ,DS18B20 將數(shù)據(jù)放到信號線上，供主機(jī)讀取。從而完成了一個讀周期。在開始另一個讀周期前，必須有 1 μ S 以上的高電平恢復(fù)期。 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計 以 MCS51 單片機(jī)為例，圖 336 中采用寄生電源供電方式， P11 口接單線總線為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管和 89S51 的 P10 來完成對總線的上拉。 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D變換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μ s。采用寄生電源供電方式是 VDD 和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個步驟：初始化、 ROM操作指令、存儲器操作指令。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為 12 MHz，根據(jù)DS18B20 的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫 3 個子程序： INIT 為初始化子程序， WRITE 為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序， READ 為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最 低位開始，實(shí)際在實(shí)驗(yàn)中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個上拉電阻 kΩ ,另外 2 個腳分別接電源和地。 圖 336 DS18B20 與處理器連接圖 感器 光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測物體有無的光電傳感器．光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個小的白熾燈作為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器’＞光電傳感器的雛形。 圖 332 光電傳感器的介紹 工作原理 ⑴光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 ⑵發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 LED 、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。⑶接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。 此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中 還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 ⑷三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 分類和工作方式 ⑴槽型光電傳感器 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動作 。槽形開關(guān)的檢測距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 ⑵對射型光電傳感器 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就輸出一個開關(guān)控制信號。 ⑶反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 或反射鏡反射式 光電開關(guān)。正常情況下，發(fā) 光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器檢測不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。 ⑷擴(kuò)散反射型光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。當(dāng)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。 電氣連接圖 圖 333 光電傳感器電氣連接圖 液晶顯示模塊 方案 1――采用 LED液晶顯示屏 采用 LED液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,但是價格昂貴 ,需要的接口線多 ,所以在此設(shè)計中不采用 LED 液晶顯示屏 . ――采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi) ,且價格也相對較高 ,所以也不用此種顯示 .――采用 1602 液晶顯示器 LCD1602 液晶模塊主要實(shí)現(xiàn)時間顯示，最大程度上的方便大家，使得該系統(tǒng)更加人性化。采用 1602 液晶顯示器，微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，且在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。故采用 1062 液晶顯示器。它與單片機(jī)的電路連接圖如下： 圖 單片機(jī)與液晶電路連接圖根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、 2 行 16個字、 2 行 20 個字等字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”表 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符發(fā)生存儲地址 0 0 0 1 字符發(fā)生儲存器地址 AGG 置字符存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址（ AC） 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù) 從 CGRA 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出 的數(shù)據(jù) 其中， 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器 11條控制指令 602液晶模塊內(nèi)部的控制器 11條控制指令蜂鳴器的介紹蜂鳴器系統(tǒng)程序的設(shè)計 圖 421 溫度傳感器程序流程圖 液晶顯示子程序 根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計相應(yīng)的 1602 顯示程序，在 Proteus 中可以先仿真成功后在燒制到單片機(jī) AT89S52 中。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，送上要顯示的漢字根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址， 設(shè)立光標(biāo)，直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字。 系統(tǒng)調(diào)試 根據(jù)方案設(shè)計要求，調(diào)試過程共分三大部分，硬件調(diào)試，軟件調(diào)試，軟件和硬件聯(lián)調(diào)（即系統(tǒng)調(diào)試）。電路按模塊逐個調(diào)試，各模塊調(diào)試通過后再聯(lián)調(diào)。程序先在最小系統(tǒng)板調(diào)試，通過后再軟硬聯(lián)調(diào)。 硬件測試 靜態(tài)調(diào)試 線路的檢查：通過目測和使用萬用表，檢查線路連接的正確性，有無斷路或短路，有無虛焊的存在等。檢查各主要元器件是否因?yàn)楹附佣鴵p壞，比如數(shù)碼管等。 核對元件：檢察元件是否安裝正確，有無損壞等。 檢查電源系統(tǒng)：在加入集成電路之前，應(yīng)檢查加入電源的品 質(zhì)，包括電源的電壓以及負(fù)載能力等。只有當(dāng)電源滿足要求后，才能加上所有的元器件進(jìn)行上電調(diào)試。 聯(lián)機(jī)調(diào)試 雖然經(jīng)過了靜態(tài)測試，但仍有不少的硬件故障要在軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試中才能發(fā)現(xiàn)。所以聯(lián)機(jī)調(diào)試很有必要，具體操作如下： 測試晶振電路和復(fù)位電路：這是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作的最基本的條件，可用示波器或邏輯筆進(jìn)行檢查。 測試存儲器：將數(shù)據(jù)寫入存儲單元并讀回比較，寫入與讀出的數(shù)據(jù)如果是一致的則表示存儲單元能正常工作，否則有短路，斷路或器件損壞的情況。 測試 I/O 口和 I/O 設(shè)備：編寫簡單的測試程序，單獨(dú)支持某一 I/O 口和與之相連 的 I/O 設(shè)備，如果能自如的支配或控制，則表明 I/O 通道的工作正常。 將 GSM 模塊接上電源后，插上 SIM 卡，看電源燈是否閃爍，用 USB 串口線與電腦連接，利用串口工具測試 GSM 模塊是否能成功發(fā)送短信。測試成功后用串口線與單片機(jī)連接進(jìn)行整個系統(tǒng)調(diào)試。 通過以上的檢測，如果各個測試環(huán)節(jié)，如果最終各環(huán)節(jié)都正常，那么硬件測試應(yīng)該沒問題了。 軟件測試 程序模塊編寫完成后，首先通過匯編和編譯。有些開發(fā)軟件的功能比較強(qiáng)，能夠模仿單片機(jī)的運(yùn)行模式，直接在 pc 機(jī)上就可以調(diào)試編寫的軟件。對于大多數(shù)情況，還是需要把程序裝入單片機(jī)系統(tǒng) 中進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。直到每一個程序模塊調(diào)試成功。 本設(shè)計中用 C51 編程軟件 KeiluVision3 進(jìn)行編寫 AT89S52 單片機(jī)的源程序（匯編語言和 C 語言），對其中的部分電路進(jìn)行仿真， Keil 編譯器把匯編語言編寫的源程序與 Keil 內(nèi)涵的庫函數(shù)裝配在一起，然后分別有 C51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件（ .obj）最后產(chǎn)生 .hex 程序代碼，利用 C51 下載軟件 ISP 將程序代碼