【文章內(nèi)容簡介】 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAMDDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來 實現(xiàn)的。 1 為高電平、 0 為低電平 。 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移 動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 9 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 LCD1602 讀寫 時序 如 表 所示 ： 表 基本操作時序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 直流馬達 電動馬達，又稱為馬達或電動機，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機械能，并可再使用機械能產(chǎn)生動能，用來驅(qū)動其他裝置的電氣設備。 電動機種類非常繁多，但可大致分為交流電動機及 直流電動機以用于不同的場合。 馬達工作的原理 馬達的旋轉(zhuǎn)原理的依據(jù)為佛來明左手定則，當一導線置放于磁場內(nèi)，若導線通上電流，則導線會切割磁場線使導線產(chǎn)生移動。 電流進入線圈產(chǎn)生磁場，利用 電流的磁效應 ，使電磁鐵在固定的磁鐵內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動的裝置，可以將電能轉(zhuǎn)換成力學能。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產(chǎn)生的磁場互相作用產(chǎn)生動力 直流馬達的原理是定子不動，轉(zhuǎn)子依相互作用所產(chǎn)生作用 力的方向運動 [7]。 電樞 :可以繞軸心轉(zhuǎn)動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。 場磁鐵 :產(chǎn)生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。 集電環(huán) :線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環(huán)，隨線圈轉(zhuǎn)動，可供改變電流方向的變向器。每轉(zhuǎn)動半圈，線圈上的電流方向就改變一次。 電刷 :通常使用碳制成，集電環(huán)接觸固定位置的電刷，用以接至電源。 馬達的基本構(gòu)造 電動機的種類很多，以基本結(jié)構(gòu)來說，其組成主要由定子和轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。 定子在空間中靜止不動，轉(zhuǎn)子則可繞軸轉(zhuǎn)動，由軸承支撐。 定子與轉(zhuǎn)子之間會有一定空氣間隙，以確保轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動。 定子與轉(zhuǎn)子 繞上線圈，通上電流產(chǎn)生磁場，就成為電磁鐵，定子和轉(zhuǎn)子其中之一亦可為 永久磁鐵 [8]。 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁化蜂鳴器兩種類型。本系統(tǒng)采用的是電磁式蜂鳴器 [9]。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動臘片及外殼等組成。接通電 10 源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁鐵圈，使電磁鐵線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁鐵圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的。程序中改變單片機引腳輸出波形的 頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。 另外，改變輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。 11 第 3 章 系統(tǒng)的硬件組成電路設計 系統(tǒng)的硬件組成部分包括：主控制器 AT89C52單片機、溫度傳感器 DS18B顯示電路 LCD160馬達、報警裝置等構(gòu)成。 AT89C52連接各模塊的主控制端口，初步選定將要運用到的電子元器件，再用 Protues繪制原理圖，再根據(jù)原理圖捍接電路板。 系統(tǒng)總硬件設計 首先對硬件系統(tǒng) 18B20 定義端口為 , 和 P0 口控制液晶LCM1602 的顯示，定義端口 為馬達控制端口， 為喇叭控制端口。首先對溫度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字，采集到的溫度由 LCM 液晶顯示屏顯示。再將采集到的溫度所屬軟件設置的哪個范圍，而控制 的電平輸出。電路原理圖如 31 所示： 圖 31 電路原理圖 電路原理圖用 Protues 軟件繪制而成。用 Protues 軟件繪制電路原理圖方便，快捷。 Protues 軟件有豐富的元件庫，智能的器件搜索，智能化的連線，可輸 出高質(zhì)量的圖紙。電路原理圖清晰明了 [9]。 時鐘電路 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成震蕩器。反向放大 12 器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 兩端跨接由石英晶體及兩個電容構(gòu)成的自激震蕩器 [10]，如圖 32 所示。電容器 C1 和 C2 取 22pF，選用不同的電容量對震蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標定頻率才是單片機震蕩頻率的決定因素。 圖 32 時鐘電路 時鐘電路中，兩個電容都選擇 22pF 的電容，電容各一端接與晶振相連，各一端接地。選擇 的晶振是頻率為 12MHZ。此模塊 就是產(chǎn)生象時鐘一樣準確的振蕩電路 。 AT89C52 的復位電路 AT89C52 單片機通常采用上電自動復位和開關手動復位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電復位電路，如圖 33 所示，所謂上電復位，是指單片機只要一上電，便自動地進入復位狀態(tài)。在通電瞬間，電容 C 通過電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以復位 [10]。 圖 33 復位電路 復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定 后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關 或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位。 RC 復位電路可以實現(xiàn)上述基本功能， 但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題，而其 調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能力變差。 單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 檢測電路 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳，連接 。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源， GND 為地信號； VCC 為電源信號。圖 34為 DS18B20 檢測電路。 13 圖 34 DS18B20 檢測電路 LCD1602 顯示模塊 用 AT89C52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)線，用 、 、 分別作為 LCD 的 E、R/W、 RS。其中 E 是下降沿觸發(fā)的片選信號，連接 ， R/W 是讀寫信號，連接 ， RS 是寄存器選擇信號，連接 。圖 35 為 LCD1602 的硬件連接。 圖 35 LCD1602 的硬件連接 VEE 用連接一阻值為 10K 的電阻，主要用于調(diào)節(jié)對比度的調(diào)整。接正電源時對比度最落，接地電源時，對比度最高。對比度過高時，會產(chǎn)生“鬼影”。因此連接一 10K 的電阻用以調(diào)整。當 P0 口 作 為 I/O 用時需要上拉電阻 ，如圖 接一排阻，用于上拉 [11]。 驅(qū)動電路 系統(tǒng)使用的是直流馬達， 包含周圍磁場、電刷、整流子等元件，電刷和整流子將外部所供應的直流電源，持續(xù)地供應給轉(zhuǎn)子的線圈，並適時地改變電流的方向，使轉(zhuǎn)子能以同一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流馬達的優(yōu)點有速度調(diào)整容易，啟動轉(zhuǎn)矩較大等，但是電刷與整流子保養(yǎng)維修不易 。 直流馬達廣泛的用在消費電子產(chǎn)品及玩具，如電動刮胡刀、錄音機、 CD 唱機等，而大輸出功率的直流電動機則是用在電車，快速電梯，工作母機等 。圖 36 為硬件連接圖。 14 圖 36 驅(qū)動電路 圖中三極管采用的是 S9012，用于放大電流?；鶚O接 口，用于控制輸出信號。集電極按電源正極，發(fā)射極接馬達正極。三極管 S9012 三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號的能量罷了。三極管有一個重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管在此 處的作用。用于 口輸出的微弱信號經(jīng)過放大，輸出到馬達中，這樣就可以很好的控制馬達了。 報警電路 系統(tǒng)采用的報警器件是蜂鳴器，用引腳 控制。如圖 37 所示 圖 報警電路 蜂鳴器和普通揚聲器相比，最重要一個特點是只要按照極性要求加上合適的直流電壓，就可以發(fā)出固有頻率的聲音，因此使用起來比揚聲器簡單。由此可知，蜂鳴器的控制和 LED 的控制對單片機而言是沒有區(qū)別的。 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件的設計 一個應用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件做保證。同時 還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編和有時會變得很簡單。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源。 程序設計語言有三種：機器語言、匯編語言、高級語言。本系統(tǒng)運用的是高級語言所編寫，也就是 C 語言。 主程序設計 從軟件的功能不同可分為四大類：一是檢測軟件，它是用來檢測溫度。二是顯示部分，用來顯示所檢測到的溫度。三是調(diào)控部分，用來控制馬達的轉(zhuǎn)速。四是當溫度大于 35℃，蜂鳴器發(fā) 出報警信號。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義。圖 41 為軟件設計流程圖。 圖 41 軟件設計流程圖 開 始 18B20 溫度檢測 初始化 馬達帶動風扇 LCD1602 顯示溫度 發(fā)出報警信號 結(jié) 束 溫度大于 20℃ 溫度大于 35℃ 16 溫度檢測 DSl8B20 可以從單總線獲取電源，當信號線為高電平時，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娫礊橹?。此外，還可外接 5 V 電源，給 DS18B20 供電 [12]。圖 42 圖 42 18B20 讀取溫度流程圖 讀取溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 個字節(jié)，在讀出時需進行CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 DS18B20 的各個命令對時序的要求特別嚴格，所以必須按照所要求的時序才能達到預期的目的，同時，要注意讀進來的是高低位在后，低位在前，共 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號位。 讀取溫度的主程序如下： unsigned int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0。 DS18B20 的初始化 跳過讀序列號的操作 讀取溫度寄存器 啟動溫度轉(zhuǎn)換 跳過讀序列號的操作 開 始 DS18B20 的初始化 RET LOW低八位 HIGH高八位 17 unsigned int b=0。 unsigned int t=0。 Init_DS18B20()。 WriteOneChar(0xCC)。 // 跳過讀序號列號的操作 Wr