【文章內(nèi)容簡介】 其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度 值，這就是 DS18B20 的測溫原理。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重 要。系統(tǒng)對DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖 ）→發(fā) ROM 功能命令 →發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 見圖 所示： 圖 DS18B20 測溫流程 初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時(shí) 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示 碼 數(shù)碼管顯示 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 34 圖 測溫原理內(nèi)部裝置 濕度傳感器 GHS20E GHS20E 濕度傳感器是一種電阻式傳感元件，具有成本低、互換性好、濕滯小、耐濕高、尺寸小、易運(yùn)用、電阻信號(hào)輸出近似線性等特點(diǎn)。 濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度 。 A/D 轉(zhuǎn)換 TLC549 一． A/D 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn) TLC549 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 .可與通用微處理器控制器通過 I/O CLOCK CS DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口 .具有 4MHZ 片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟 .硬 件控制電路 .轉(zhuǎn)換時(shí)間最長 45500 次/S,TLC549 允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 . 40000 次 /為 40000 次 /S. 總失調(diào)誤差最大為 ? +值為 6MW 采用差分參考電壓高阻輸入 .抗干擾 .可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍。為了把濕度檢測電路測出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送 CPU 處理，本系設(shè)計(jì)選用了 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC549，它片型小 .采樣速度快 .功耗低 .價(jià)格便宜 . 控制簡單。 減法計(jì)數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計(jì)數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 35 二． TLC549 轉(zhuǎn)換器件簡介 TLC549 的內(nèi)部框圖和引腳名稱如圖 所示 : 圖 TLC549 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 TLC549 均有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘 .該時(shí)鐘與 I/O CLOCK是獨(dú)立工作的 .無須特殊的速度或相位匹配 其工作時(shí)序如圖 所示 ,當(dāng) CS 為高時(shí) .數(shù)據(jù)輸出 .(DATA OUT).端處于高阻狀態(tài) .此時(shí) I/O CLOCK 不起作用 這種 CS 控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLC549 時(shí) .共用以減少多路 .片 A/D 并用時(shí)的 I/O 控制端口 .一組通常的控制時(shí)序?yàn)?: (1) .將 CS 置低 內(nèi)部電路在測得 163。179。 下降沿后 .再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后 . 然 后確認(rèn)這一變化 . 最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATA OUT 端上 . (2)前四個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 和第 5 個(gè)位 ()片上采樣保持電路在第 4 個(gè) I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入 . (3) 接下來的 3 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8（ D D D0）個(gè)轉(zhuǎn)換位 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 輸出數(shù)據(jù)寄存器 81數(shù)據(jù)選擇器和驅(qū)動(dòng)器 控制邏輯和輸出數(shù)據(jù) 內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘 采樣保持 REF+ REF 3 1 2 ANALOG IN CS175。 5 8 8 6 DATA OUT 4 7 I/O CLOCK 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 36 圖 工作時(shí)序圖 （ 4）最后 . 片上采樣保持電路在第 8個(gè) I/O CLOCK周期的下降沿將移出第 8（ D D D0）個(gè)轉(zhuǎn)換位 保 持功能將持續(xù) 4 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期， .然后開始進(jìn)行 32 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的 A/D 轉(zhuǎn)換 第 8 個(gè) I/O CLOCK后 CS 必須為高 .或 I/O CLOCK 保持低電平 .這種狀態(tài)需要維持 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成 如果 CS為低時(shí) I/O CLOCK上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖 .則微處理器 /控制器將與器件的 I/O 時(shí)序失去同步 .若 CS 為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平 . 則將使引腳重新初始化 . 從而脫離原轉(zhuǎn)換過程。 在 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前 . 實(shí)施步驟(1)~~(4),可重新啟動(dòng)一次新的 A/D 轉(zhuǎn)換 .與此同時(shí) .正在進(jìn)行 的轉(zhuǎn)換終止 .此時(shí)的輸出是前一次的結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 若要在特定的時(shí)刻采樣模擬信號(hào)應(yīng)使第 8 個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘的下降沿與該時(shí)刻對應(yīng) .因?yàn)樾酒m在第 4個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘下降沿開始采樣 .卻在第 8 個(gè) I/O CLOCK 的下降沿開始保存。 溫濕度采集 電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器，通過溫濕度采集、系統(tǒng)編碼、系統(tǒng)解碼、溫濕度顯示來實(shí)現(xiàn)。溫濕度系統(tǒng)原理如圖 所示，部分硬件電路圖見附錄一。 溫度濕度傳感器通過自身的工作時(shí)序與單片機(jī)進(jìn)行工作對話，前者數(shù)據(jù)采集到后通過自己的時(shí) 序?qū)⑿盘?hào)湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 37 傳送給單片機(jī) p1口里的 ~的工作方式對進(jìn)行信號(hào)的處理，最后信號(hào)有 P0、 P2 口輸出在數(shù)碼管上顯示。溫度傳感器的具體溫度工作時(shí)序見圖 、圖 、圖 和濕度工作時(shí)序 。 下面是 TLC549 與 AT89S52 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 所示 圖 TLC549 與 AT89S52 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件 顯示電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成。二者原理不同但功能相同。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 LED 的管腳和電路原理 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 38 共陽極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽 極連接在一起，形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的公共端，該公共端接 +5v，在共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮；而共陰極LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極LED 數(shù)碼顯示器， 8 個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個(gè)發(fā)光二極管的陽極接高電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的 CPU 時(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。 另一種方法是動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于單片機(jī)本生具有較強(qiáng)的邏輯控制能力，所以采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大簡化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。 它用分時(shí)地方法輪流控制各個(gè)顯示器地 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯 示驅(qū)動(dòng)電路，使用的電路硬件較少；動(dòng)態(tài)顯示需要CPU 時(shí)刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 本設(shè)計(jì)的顯示電路采用共陽 LED 四位數(shù)碼管和二湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 39 位數(shù)碼管 ，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動(dòng)。 如圖 所示 圖 溫濕度 顯示電路 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器、蜂鳴器等。本設(shè)計(jì)中選用壓電式蜂鳴器作為報(bào)警器。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 [9] 設(shè)計(jì)要 求定時(shí)時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。壓電式蜂鳴器工作時(shí)約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，并設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。電路設(shè)計(jì)如圖 所示，蜂鳴器作為三極管 Q1的集電極負(fù)載，當(dāng) Q1 導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音，VT1 截止時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。 蜂鳴器電路與單片機(jī)的接口： Q1 的基極接到單片機(jī) P1 口的 引腳， 引腳作為輸出口使用。當(dāng)=1 時(shí)， Q1 導(dǎo)通時(shí)，使蜂鳴器的兩個(gè)引腳間獲得將近 5V 的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng) =0 時(shí)， Q5 截止，蜂鳴器的兩引腳 間的直流湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 40 電壓接近于 0V，蜂鳴器不發(fā)聲。 圖 蜂鳴器報(bào)警電路 按鍵電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在按鍵上運(yùn)用了按鍵 按鍵 按鍵 3 分別用于設(shè)置、設(shè)置 +、設(shè)置 — ，三個(gè)按鍵與單片機(jī) P3口的 、 、 一一連接 ，如圖 所示： 圖 按鍵設(shè)置電路 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 41 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 軟硬件的調(diào)試 倉庫溫濕度檢測系統(tǒng) 的制作和調(diào)試， 利用溫度濕度傳感器來采集周圍環(huán)境的溫濕度 。根據(jù) 倉庫存放大俠標(biāo)準(zhǔn)的 不同，可適當(dāng)調(diào)整 溫濕度正常范圍的區(qū)間值。當(dāng)達(dá)不到或者超過范圍的通過報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)再正常范圍內(nèi)時(shí)則 顯示出溫濕度的具體溫濕度值。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改 溫濕度的 初始范圍 ，以適應(yīng)不同 地方，不同條件下 的 檢測 需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序， 溫度檢 測的范圍為 0℃+50 ℃ 、 溫 度 誤 差 再 ? ℃ ， 濕 度 檢 測 范 圍10%99%RH、濕度 誤差 ? 1%RH。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì) 就是 以 AT89S52 單片機(jī) 為核心。它采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序、顯示子程序等模塊組成。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式，當(dāng)按下測量鍵時(shí)，主程序開始調(diào)用 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序，并把測量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來，從而完成整個(gè)程序過程。 為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在軟硬件上采用一些特殊措施。主程序框圖如下圖 所示： 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序 作用是通過~ 端口 將采集到的信號(hào) 發(fā) 送 給單片機(jī)進(jìn)行處理，在單片機(jī)內(nèi)部處理后，通過顯示電路顯示出溫濕度值 。 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序各自完成各自的信號(hào)的采集，另外 549 讀取子程序還需要通過轉(zhuǎn)換湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)