【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00000000 00110010 0032H + 00000000 00000001 0001H 11111111 11111111 FFFFH 25 11111111 11001110 FFCEH 55 11111111 10010010 FF92H （ 2） DS18B20 的外部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝。此設(shè)計(jì)中采用 3 腳封裝形式，引腳排列如圖 32所示。 I/O 為數(shù)據(jù)輸入輸出端（即單線總線）， 它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。 VDD 是可供選用的外部 +5V電源端，不用時(shí)需接地。 GND 為地。 （ 3） DS18B20 使用中注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn) 單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在 9 實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： A、較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20 操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。 圖 32 DS18B20 的引腳排列圖 B、在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使 人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過(guò) 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 C、連接 DS18B20 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 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 位位為只要將測(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。 通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｒ虼?，在用DS18B20 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 D、在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒(méi) 10 有 返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 紅外對(duì)管傳感器的特點(diǎn) 紅外對(duì)管傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（如人體或其他遮擋物）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)比較器電路處理之后，信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)），可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有 效距離范圍 2～ 30cm，工作電壓為。該傳感器的探測(cè)距離可以通過(guò)電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)障礙物或移動(dòng)物體是否遮擋發(fā)光管的判定。 紅外對(duì)管傳感器是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電管將輸入電流轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。多數(shù)光電管選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波型。 （ 1）紅外對(duì)管傳感器的構(gòu)成 紅外對(duì)管是通過(guò)把光強(qiáng)度的變 化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。紅外對(duì)管傳感器在一般情況下，由三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路。 發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（ LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器由光電二極管或光電三極管組成。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(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電傳感器的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。 （ 2）分類(lèi)和工作方式 a、槽光電開(kāi)關(guān) 把一個(gè)光發(fā)射器和一個(gè)接收器面對(duì)面地裝在一個(gè)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(jiàn)光，在無(wú)阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測(cè)物體從槽中通過(guò)時(shí)，光被遮擋，光電開(kāi)關(guān)便動(dòng)作。輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，切斷或接通負(fù)載電流，從而完成一次控制動(dòng)作。槽形開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離因?yàn)槭苷w結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 b、對(duì)射式光電開(kāi)光 若把發(fā)光器和收光器分離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱(chēng)為對(duì)射分離式光電開(kāi)光，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋 11 光路，收光器就動(dòng)作 輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 c、反光板反射式光電開(kāi)關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)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(chēng)為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到；一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器接收不到光信號(hào)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 d、 擴(kuò)散反射式光電開(kāi)關(guān) 它的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是收不到的；當(dāng)檢測(cè)物通過(guò)時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來(lái)，收光器就收到光信 號(hào)，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。 e、光纖式光電開(kāi)關(guān) 把發(fā)光器發(fā)出的光用光纖引導(dǎo)到檢測(cè)點(diǎn)，再把檢測(cè)到的光信號(hào)用光纖引導(dǎo)到光接收器就組成光纖式光電開(kāi)關(guān)。按動(dòng)作方式的不同，光纖式光電開(kāi)關(guān)也可分成對(duì)射式、反光板反射式、擴(kuò)散反射式等多種類(lèi)型。 （ 3）術(shù)語(yǔ) a、距離滯后：指的是測(cè)量板接近或者移去時(shí)開(kāi)關(guān)偏移的距離。距離滯后用開(kāi)關(guān)距離的百分比來(lái)表示。 b、參考軸：發(fā)送器和接收器（對(duì)射型光電傳感器），或者發(fā)送器和目標(biāo) /反射板（反射型，反射板型光電傳感器）之間構(gòu)成的相對(duì)的理想軸線。在對(duì)射型光電傳感器的情況下，參考軸是透鏡的光軸 。在反射型和反射板型光電傳感器的情況下，參考軸是發(fā)送器和接收器透鏡的光軸之間的中線。 c、反射板盲區(qū)：光束在反射的過(guò)程中，有一段區(qū)域是不能識(shí)別反射板的區(qū)域，這段區(qū)域就是反射板的盲區(qū)。 d、 暗通（ ）：是指當(dāng)接收裝置無(wú)光束射入時(shí)光電傳感器的開(kāi)關(guān)接通；當(dāng)反射型光電傳感器接收反射光束，如果無(wú)物體出現(xiàn)，則開(kāi)關(guān)接通，而當(dāng)有物體出現(xiàn)在光束射線的中間時(shí)，開(kāi)關(guān)就斷開(kāi)。 e、亮動(dòng)（ ）：是指當(dāng)光學(xué)接收器受到光照的時(shí)候，傳感器的輸出接通。對(duì)射型和反射板型光電傳感器是在光線遮住的時(shí)候，輸出接通 。反射型光電傳感 器，是在目標(biāo)足夠接近的時(shí)候，輸出接通。 f、盲區(qū)：是指反射型光電傳感器不能識(shí)別目標(biāo)的范圍。 g、 NAMUR：是化工行業(yè)檢測(cè)和控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)；要求儀表堅(jiān)固可靠，適宜在易爆環(huán)境中工作。 12 遙控傳感器的特點(diǎn) 要實(shí)現(xiàn)無(wú)線報(bào)警組網(wǎng)，對(duì)組成的無(wú)線報(bào)警探頭和主機(jī)有一定的技術(shù)要求：比如無(wú)線發(fā)射接收的工作頻率相同，這里提供的設(shè)備都是工作在 315M Hz 的，并且都用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度非常好，而且需要采用相同的編碼解碼芯片，這里都用 PT2262/PT2272，而且芯片的振蕩電阻相一致，振蕩電阻的大小決 定了編碼波形高低電平的寬度。 PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路， PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11) 三態(tài)地址端管腳 (懸空 , 接高電平 , 接低電平 )，任意組合可提供 531441 地址碼， PT2262 最多可有 6 位 (D0D5) 數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 管腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。 編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)后 ，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后， VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， PT2262 得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號(hào) ，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100 ％的調(diào)幅。 PT2262 發(fā)射模塊的原理圖如 圖 33所示。 13 圖 33 PT2262 模塊電路原理圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 N o v 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ A d m i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 新建文件夾 1 \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y :123456789 1011121314151617181 0 0 n2 7 k4 7 k1 0 k4 k 71 0 k1k1 0 u1 0 k4 7 k 1 8 k1 5 0 k4 1 4 87 k 52 2 0 0 p1 0 u1k2 2 0 0 p9 0 1 82p1 0 p1pV C CP T 2 7 2 2 圖 34 PT2272 電路原理圖 PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。 M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)， 14 可以用于類(lèi)似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的 6 和 4 表示有幾路并行的 控制通道，當(dāng)采用 4 路并行數(shù)據(jù)時(shí)（ PT2272M4)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272M6) ，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。 要組成一個(gè)無(wú)線報(bào)警網(wǎng)最重要的是要正確設(shè)置各個(gè)無(wú)線探頭和主機(jī)編解碼芯片的地址碼和數(shù)據(jù)碼。 PT2262/PT2272（ SC2262/SC2272）的第 1～ 8腳是芯片的地址碼設(shè)置腳，地址碼有三個(gè)狀態(tài)：懸空、接高電平、接低電平，地址碼就好比是一張身份識(shí)別的證書(shū)，只有發(fā)射端和接收端的地址碼設(shè)置成完全相同，才能互相確認(rèn)通過(guò)。所以在同一個(gè)無(wú)線報(bào)警網(wǎng)中 ，地址碼必須相同，如果在同一個(gè)環(huán)境中有幾個(gè)無(wú)線報(bào)警網(wǎng)時(shí)，只要地址碼能互相區(qū)分就不會(huì)互相干擾。 PT2262/PT2272（ SC2262/SC2272）的第 10～ 14 腳是數(shù)據(jù)碼設(shè)置端，數(shù)據(jù)端可以是高電平 1或者是低電平 0，一共有 4個(gè)通道，所以從 0000～ 1111 一共有 16個(gè)。數(shù)據(jù)碼在無(wú)線報(bào)警網(wǎng)中主要的作用是區(qū)別不同的無(wú)線探頭，最多可以區(qū)分 16 個(gè)，有些主機(jī)出于成本和實(shí)用性的考慮，只用了其中的 8 個(gè)，表示 8 路報(bào)警通道。 接收模塊使用超再生接收技術(shù)，采用 LC 振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)為解碼后的高電平信號(hào)， 使用極為方便，并且價(jià)格低廉，所以被廣泛使用。接收模塊有較寬的接收帶寬，一般為177。 10MHz，中心頻率一般在 315MHz 或 （如有特殊要求可調(diào)整頻率，頻率的調(diào)整范圍為 266MHz~433MHz。）。接收模塊一般采用直流 5V 電源供電，如有特殊要求可調(diào)整電壓范圍。 單片機(jī)單元設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中主機(jī)電路是核心，單片機(jī)當(dāng)然就應(yīng)該是核心的核心了，在選擇單片機(jī)時(shí)，需考慮其字長(zhǎng)和指令功能，尋址范圍與尋址方式，位處理和中斷處理功能，定時(shí)計(jì)數(shù)和通訊功能，內(nèi)部 RAM 的大小及芯片價(jià)格等。在內(nèi)存容量要求不大 ，外部設(shè)備要求不多的應(yīng)用系統(tǒng)中，采用 8 位微處理機(jī)較為合適。如應(yīng)用系統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)算功能較強(qiáng)，處理粘度高，運(yùn)算速度快，則采用 16 位單片微機(jī)。在本次設(shè)計(jì)中，報(bào)警系統(tǒng)的功能是及時(shí)的對(duì)一些事件的早期預(yù)報(bào)，不需要完成很復(fù)雜的功能，因此選用 8 位的 STC89C52 單片機(jī)就能滿足本報(bào)警器的要求。 STC89C52 單片機(jī)介紹 STC89C52 是一種低功耗高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，它除了具有與 STC89C52 完全兼容的若干特性外，還增加