【文章內(nèi)容簡介】 LSB DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部儲存器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 2E PROM。 高速 暫存 RAM的結構為 9字節(jié)的存儲器， 結構表如 表 23所示。前 2字節(jié)包含測得的溫度信息。第 3和第 4字節(jié)的 TH和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第 5字節(jié)為配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率， DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義 表格 23所示， 13 其中低 5位一直為 1； TM是測試模式位，用于設置 DS18B20在工作模式還是在測試模式，在 DS18B20出廠時，該位被設置為 0，用戶不要改動； R1和 R0決定溫度的精度位數(shù)，即用來設置分辨率。 表 23 高速暫存 RAM結構表 溫度 LSB 1字節(jié) 溫度 MSB 2字節(jié) TH用戶字節(jié) 1 3字節(jié) TH用戶字節(jié) TL用戶字節(jié) 2 4字節(jié) TL用戶字節(jié) 配置寄存器 5字節(jié) 保留 6字節(jié) 保留 7字節(jié) 保留 8字節(jié) CRC 9字節(jié) DS18B20溫度轉換的時間比較長，而且設定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和時間權衡考慮。 高速暫存 RAM的第 8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 9字節(jié)是前面所有 8字節(jié)的 CRC碼，可用來檢測數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的 正確性。 當 DS18B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度就以 16位帶符號擴展的二進制補碼 形式 存儲在高速暫存 RAM的第 2字節(jié)中。 單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時，低位在先，高位在后。數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB形式 表示 。 DS18B20溫度與對應值對應表如表 24所示 表 24 DS18B20溫度與表示值對應表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 溫度 /℃ 二進制表 示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H 0 0000 0000 0000 0000 0000H +85 0000 0101 0101 0000 0550H 1111 1111 1111 1000 FFF8H + 0000 0001 1001 0001 0191H 1111 1111 0101 1110 FF5EH + 0000 0000 1010 0010 00A2H 1111 1110 0110 1111 FE5EH 14 + 0000 0000 0000 1000 0008H 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 測溫原理 用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預置到對應于 55℃ 的一個值。如果計數(shù)器在門周期結束前到達 0，則溫度寄存器（同樣被預置到 55℃ ）的值增加 ， 表明所測溫度大于 55℃ 。 同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的 拋物線 特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結束，將重復這一過程。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比 較高的 分辨力 。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 DS1820內(nèi)部對此計算的結果可提供 ℃ 的分辨力。溫度以 16bit帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，表 1給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關系。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。 DS1820 測溫范圍 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個轉換因子查找表。 DS18B20測溫原理圖如 圖 24所 示，圖中低溫系數(shù)振蕩器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去計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減去計數(shù)器 2的脈沖輸出 預 置斜 坡 累 加 器計 數(shù) 器低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器 計 數(shù) 器= 0= 0溫 度 寄 存 器預 置比 較增 加停 止 圖 24 DS18B20測溫原理圖 圖 24中 還含有著 計數(shù) 門，當 計數(shù) 門打開時。 DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩產(chǎn)生的 15 時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55℃所 對應 的一個基數(shù)分別減去計數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置在 55℃所對應的一個基數(shù) 值。 減法計數(shù)器 1對溫度系數(shù)振蕩產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1的預置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1的預置將被裝入，并從新對低溫度系數(shù)振蕩器產(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)值就是所測溫度值。圖六中斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線型性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器達到被測溫度值。 中間繼電器簡介 繼電器定義 中間繼電器 (intermediate relay)：用于繼電保護與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點的數(shù)量及容量。它用于在控制電路中傳遞中間信號。中間繼電器的結構和原理與 交流接觸器 基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。 它一般是沒有主觸點的，因為過載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國標對中間繼電器的定義是 K，老國標是 KA。一般是直流電源供電。少數(shù)使用交流供電。 結構及原理 DZ系列繼電器為閥型電磁式繼電器。線圈裝在 U形導磁體上，導磁體上面有一個活動的銜鐵，導磁體兩側裝有兩排觸點彈開。在非動作狀態(tài)下觸點彈片將銜鐵向上托起，使銜鐵與導磁體之間保持一定間隙。當氣隙間的電磁力矩超過反作用力矩時，銜鐵被吸向導磁體，同時銜鐵壓動觸點彈片，使常閉觸點斷開常開觸點閉合，完成繼電器工作。當電磁力矩減小到一定值時，由于觸點彈片的反作用力矩，而使觸點與銜鐵返回到初始位置，準備下次工作。 本繼電器的 U導磁體采用雙鐵心結構，即在兩個邊柱上均可裝設線圈。對于DZY、 DZL和 DZJ型只裝一個線圈，而對于 DZB， DZS， DZK型可根據(jù)需要在另一個鐵心上裝以 保持 線圈或延時用阻尼片等。從而使線圈類型大不相同的繼電器都 16 通用一個導磁體。 中間繼電器的選型 繼電器的選型主要考慮以下幾個要素： 1 地理位置氣候作用要素 主要指海拔高度、環(huán)境溫度、濕度、和電磁干擾等要素?？紤]控制系統(tǒng)的普遍適用性，兼顧必須長年累月可靠運行的特殊性，裝置關鍵部位必須選用具有高絕緣、強抗電性能的全密封型 (金屬罩密封或塑封型，金屬罩密封產(chǎn)品優(yōu)于塑封產(chǎn)品 )中間繼電器產(chǎn)品。因為只有全密封繼電器才具有優(yōu)良的長期耐受惡劣環(huán)境性能、良好的電接觸穩(wěn)定、可靠性和切換負載能力 (不受外部氣候 環(huán)境影響 )。 2 機械作用要素 主要指振動、沖擊、碰撞等應力作用要素。對控制系統(tǒng)主要考慮到抗地震應力作用、抗機械應力作用能力，宜選用采用平衡銜鐵機構的小型中間繼電器。 3 激勵線圈輸入?yún)⒘恳? 主要是指過激勵、欠激勵、低壓激勵與高壓 (220 V)輸出隔離、溫度變化影響、遠距離有線激勵、電磁干擾激勵等參量要素，這些都是確保電力系統(tǒng)自動化裝置可靠運行必須認真 考慮 的因素。按小型中間繼電器所規(guī)定的激勵量激勵是確保它可靠、穩(wěn)定工作的必要條件。 4 觸點輸出 (換接電路 )參量要素 主要是指觸點負載性質(zhì)，如燈負載，容性負載，電機 負載，電感器、接觸器 (繼電器 )線圈負載，阻性負載等；觸點負載量值 (開路電壓量值、閉路電流量值 )，如低電平負載、干 電路 負載、小電流負載、大電流負載等。 任何自動化設備都必須切實認定實際所需要的負載性質(zhì)、負載量值的大小，選用合適的繼電器產(chǎn)品尤為 重要 。繼電器的失效或可靠不可靠，主要指觸點能否完成所規(guī)定的切換電路功能。如切換的實際負載與所選用繼電器規(guī)定的切換負載不一致，可靠性將無從談起。 17 其它 器件簡介 四位一體共陰數(shù)碼管 四位一體共陰數(shù)碼管一共 12個引腳， 4個位選， 8個段選。從上面一排左邊第一引腳開始，按順時針順序依次往下遍歷所有引腳（圖 25）。 1：左邊第 1個數(shù)碼管的位選擇端 ； 2： a； 3： f； 4：左邊數(shù)起第 2個數(shù)碼管的位選擇端 ； 5：左邊數(shù)起第 3 個數(shù)碼管的位選擇端 ； 6： b； 7：左邊數(shù)起第 4個數(shù)碼管的位選擇端 ；8： g ； 9： c ； 10：小數(shù)點 dp； 11： d； 12： e。 圖 25 4 位一體共陰數(shù)碼管 74HC573 簡介 SL74HC573 跟 LS/AL573 的管腳一樣。 74HC573 和 74LS373 原理一樣， 8 數(shù) 據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制 1) 真值表 表格 25 74HC573真值表 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Qo X X H Z 表 25 是真值表 ,表示這個芯片在輸入和其它的情況下的輸出情況。每個芯片的數(shù)據(jù)手冊（ datasheet）中都有真值表。 布爾邏輯比較簡單 ,在此不贅述 。 2) 高阻態(tài) 18 就是輸出既不是高電平 ,也不是低電平 ,而是高阻抗的狀態(tài) ； 在這種狀態(tài)下 ,可以多個芯片并聯(lián)輸出 。但是 ,這些芯片中只能有一個處于非高阻態(tài)狀態(tài) ,否則會將芯片燒毀 ； 高阻態(tài)的概念在 RS232和 RS422 通訊中還可以用到。 3) 數(shù)據(jù)鎖存 當輸入的數(shù)據(jù)消失時 ,在芯片的輸出端 ,數(shù)據(jù)仍然保持 ； 這個概念在并行數(shù)據(jù)擴展中經(jīng)常使用到。 4) 數(shù)據(jù)緩沖 加強驅動能力。 74LS244/74LS245/74LS373/74LS573 都具備數(shù)據(jù)緩沖的能 力。 OE： output_enable,輸出使能 ； LE： latch_enable,數(shù)據(jù)鎖存使能 ,latch 是鎖存的意思 ； Dn：第 n路輸入數(shù)據(jù) ； On：第 n路輸出數(shù)據(jù) ； 再看這個真值表 ,意思如下： 第四行：當 OE＝ 1是 ,無論 Dn、 LE 為何 ,輸出端為高阻態(tài) ； 第三行：當 OE＝ 0、 LE＝ 0時 ,輸出端保持不變 ； 第二行第一行：當 OE＝ 0、 LE＝ 1 時 ,輸出端數(shù)據(jù)等于輸入端數(shù)據(jù) ； 管腳功能圖 如圖 26所示 圖 26 74HC573 管腳圖 19 74HC573 功能表 如表 26 所示 表 26 74HC573 功能表 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z 74HC573 邏輯圖 如圖 27 所示 圖 27 74HC573邏輯圖 20 2N3904 圖 28 2N3904 2N3904 特點 : 硅外延工藝 、 輸出特性好、穩(wěn)定性好、特征頻率高。 2N3904主要用途： 適用于各類信號放大電路、高頻振蕩、開關電路。 電特性： ( Tc=25 ℃ ) 2N3904 電特性 如表 27 表 27 2N3904 電特性 參數(shù)名稱 符號 測試條件 范圍值 單位 最大值 最小值 集電極 發(fā)射極擊穿電壓 BVceo Ic=1mA。Ib=0 40 V 集電極 基極擊穿電壓 BVcbo Ic=100uA。Ie=0 60 V 發(fā)電極 基極擊穿電壓 BVebo Ic=10uA。Ic=o 6 V 集電極 基極反向漏電流 Icbo Veb=58V。Ie=0 uA 發(fā)電極 基極反向漏電流 Iebo Vce=6V。Ic=0 uA 共發(fā)射極直流電流增益 Hfe Vce=1V。Ic=10mA 120 400 Vce=5V。Ic=1mA 70 集電極 發(fā)射極飽和壓降 Vce Ic=50mA。Ib=5mA V 集電極輸出電容 Cob Vcb=10V。f=100MHz 4 pF 21 特征頻率 Ft Vce=20V。f=100MHZ 250 MHz 極限值： ( Tc=25 ℃ ) 2N3904 的極限性如表 28 所示。 表 28 2N3904 極限性 參數(shù)名稱 符號 額定值 單位 集電極 發(fā)射極擊穿電壓 BVceo ≥ 40 V 集電極 基極擊穿電壓 BVcbo ≥ 60 V 發(fā)電極 基極擊穿電壓 BVebo ≥ 6 V 最大集電極直流電流 Icm 600 mA 最大耗散功 率 Pcm W 最高結溫 Tjm 150 ℃ 儲存溫度 Tstg － 55 ～ 150 ℃