【文章內(nèi)容簡介】 完成9 位和 1 2位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要 根口線 (單線接 口 )讀寫 ,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線， 總線本身也可以向所掛接的DS18B20 供電，而無需額外電源。閑時使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換吋間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果 [10]。 DS18B20 溫度傳感器 的 主要功能 特性 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口 線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多 10 點測溫 DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。 ℃ 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫 在 9位分辨率時最多在 ， 12位分辨率時最多 在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ — “ 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 [11]。 DS18B20 溫度傳感器的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 3 DS18B20的外形及管腳 Fig3 he shape and pin of DS18B20 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的外形及管腳排列如 圖 4， DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如 圖 4. DS18B20溫度傳感器的引腳定義 DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端 ； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源連線方式時接地 ） DS18B20 溫度傳感器與單片機 AT89C52 的接口設(shè)計 11 DS18B20 與單片機 AT89C52 的接口設(shè)計如圖 5 所示， 口接單線總線為保證在 有效 圖 4 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Fig4 The internal structure of DS18B20 的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管和 AT89C52 的 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 ,總線上必須有強的上拉 ,上拉開啟時問最大為 10us。釆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)單片機系統(tǒng)所用的品振頻率為 12MHz，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： INTI 為初始化程序， 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，實際在實驗中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個上拉電阻 千歐，另外 2 個腳分別接電源和地 [12]。 加熱及磨漿電路的設(shè)計 加熱電路的作用是通過加熱管把磨成粉沫的黃豆煮熟，本設(shè)計使用的加熱器的功率為 800W；磨漿電路的作用是通過電機把黃豆攪拌成粉沫，電機選 用 的是單相串勵電機 HC6331， 該款 串勵電動機 作為豆?jié){機專用電機， 具有起動轉(zhuǎn)矩大、過載能力強、調(diào)速方便、體枳小、重量輕等很多優(yōu)點，在家用電器中普遍使用。 HC6331 串勵電機 額定電壓為 220V,頻率為 50Hz，額定功率 200W，轉(zhuǎn)速為 18000rpm32021rpm。 但是 串 勵電機的轉(zhuǎn)速很高，為了避免其連續(xù)工作容易造成損壞，本設(shè)計釆用的是間歇性打漿的方式。單片機輸出電流經(jīng)三極管放大，來驅(qū)動繼電器閉合，使加熱管發(fā)熱把豆?jié){煮熟。同理，繼電器閉合使電機運轉(zhuǎn)把黃豆攪碎。加熱及磨漿電路的 工 作原理如圖 6所示，加熱及磨漿電路由繼電器 JR1 、 JR 三極管 T T3，電阻 R3， R4 以及 二 極管 D D 2，單 12 片機 圖 5 溫度傳感器 DS18B20與單片機 AT89C52的連線圖 Fig5 DS18B20 temperature sensor wiring diagram and SCM AT89C52 AT89C52 組成 。當(dāng)單片機工作吋，檢測完水位正常后，賦給 一個低電平，軟件檢測到 變?yōu)榈碗娖胶?，賦給單片機 腳一個高電平，使三極管 T2 飽和計通，電流流過繼電器 JR2,使觸點閉合 , 于是加熱管得電開始對豆?jié){加熱 ,當(dāng)溫度達到 80 度時，單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 將溫度信號傳給單片機，單片機檢測到這個 信號后， 使 腳變?yōu)榈碗娖剑龢O管 T2 截止，繼電器觸點斷開 ,電阻絲停止加熱。加熱結(jié)束后，單片機 腳變?yōu)楦唠娖?，使三極管 T3 飽和導(dǎo)通，從而讓繼電器觸點閉合是電機得電開始打漿，在系統(tǒng)程序的控制下，打漿機按間歇方式打漿。電機運轉(zhuǎn) 20 秒后 ,單片機 腳變?yōu)榈碗娖?，使三極管 T3 截止，繼電器觸點斷開，電機停止打漿，間歇 10 秒后，單片機 腳又恢復(fù)為高電平，從而繼續(xù)驅(qū)動電機工作，如此循環(huán) 5 次后打漿結(jié)束 [13]。 水位檢測及沸騰溢出檢測電路的設(shè)計 水位檢測及沸騰溢出電路的作用是以傳感器作為信息 釆集系統(tǒng)的前端單元來控制家用豆?jié){機缺水時干燒及沸騰溢出等問題。 鑒于傳感器的價格普遍比較貴，為了節(jié)約成本， 這里采用探針 代替 傳感器來檢測水位及沸騰溢出，然后通過比較器輸出高低電平，這樣就可以通過單片機檢測比較器輸出電平的高低來檢測水位及沸騰吋的溢出狀 13 態(tài) 。 圖 6 豆?jié){機控制系統(tǒng)的加熱及磨漿電路 Fig6 Soy milk heating and refining the control system circui 水位檢測及沸騰溢出電路如圖 7所示， LM324 為四運算放大器，內(nèi)含 OUT OUTOUT OUT4 四個比較放大器。 PI、 P2分別是水位檢測傳感器和沸騰溢出傳感器，為了減少成本，這里采用探針來代替這兩個傳感器，使用中將裝植物的金屬杯接控制電路的公共點“地”，探針分別通過傳輸線與單片機的 ， 端連接。 正常 工 作時 ，P1 被水淹沒，它和地之間的電阻較小，與 R9 共同對 +5V 分壓， U+得到比 U低的電壓 ,比較器 OUT4 輸出低電平。缺水時 , P1 露出水面，它的電阻很大， R 9共同對 +5 V 分壓 ,U +得到比 U 高的電壓 , 比較器 OUT4 輸出髙電平。用軟件檢測比較器 OUT4 的輸出電平 ,便知是否缺水 [14]。 用同樣的 方 法檢測豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極 P2 遠離水面， 它和地之間的電阻很大 ,與 R 10 共同對 +5 V 分壓 ,得到比 U高的電壓，比較器 OUT1 輸出高電平。豆?jié){沸騰時，泡沬淹沒 P2，電阻小， 與 R104 共同對 +5V 分壓， U+得到比 U低的電壓，比較器 OUT1 輸出低電平。用軟件檢測比較器 OUT1 的輸出電平，便知豆?jié){是 14 否沸騰溢出。 圖 7 豆?jié){機控制系統(tǒng)的缺水及沸騰溢出電路 Fig7 Soy milk and boiling water control system overflow circuit 報警電路的設(shè)計 報警電路的作用是通過 揚聲 器發(fā)出聲音信號， 來提醒我們豆?jié){機目前的運行狀態(tài)。當(dāng)開機運行檢測到豆?jié){機缺水時，揚聲器會發(fā)出短促的報警音， 同時豆?jié){機會停住工作。 而當(dāng)豆?jié){已經(jīng)煮好時，我們聽到的將會是悅耳的音樂聲。 揚聲器是一種把電 信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柕膿Q能器件，揚聲器的性能優(yōu)劣對 音質(zhì) 的影響很大。 但是這里我們不要求對音質(zhì)有要求，只需選擇一個電容式低頻揚聲器即能達到設(shè)計的要求 [15]。 報警電路如圖所 8 所示，報警電路由單片機 AT89C5電阻 R三極管 T4 與蜂鳴器 B1 組成。通過事先編寫的程序，在單片機的控制下，系統(tǒng)開始工作， 當(dāng)檢測到豆?jié){機缺水時， 單片機 腳自動輸出一個高電平 ,通過電阻 R2 使三極管 T4 飽和導(dǎo)通，于是 揚聲 器 B1 發(fā)出 短促的報警音 ，提醒主人 及時加水。 。 當(dāng)加熱完成后，單片機 腳自動輸出一個高電平 ,通過電阻 R2 使三極管 T4 飽和導(dǎo)通，于是 揚聲 器 B1 發(fā)出 悅耳音樂聲 ，提醒主人豆?jié){ 已經(jīng)煮好 。 LCD 顯示模塊的設(shè)計 液晶顯示模塊具有體積小、功率低、顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧等優(yōu)點，在袖珍儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示木塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件。在本設(shè)計中選用 LCD1602 液晶顯示模塊，它可以顯示 15 圖 8 豆?jié){機控制系統(tǒng)的 報警 電路 Fig8 Soy milk alarm circuit control system 兩行，每行 16 個字符，采用 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價 格便宜，具有很高的性價比 [16]。 其部分引腳功能如下： V0：液晶顯示器對比度調(diào)整，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但是對比度過高會產(chǎn)生鬼影，使用的時候可以通過一個 10K 的點位器調(diào)節(jié)對比度。 RS：寄存器選擇高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器；低電平時選擇指令寄存器。 R/W：讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng) RS 為高電平， R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E：使能端，等 E 端由高電平跳躍變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 通過上面 LCD1602 引腳介紹和引腳主要功能的介紹，了解到 LCD1602 得接線特性，現(xiàn)將 LCD1602 與單片機的連接圖示意如圖 9 LCD1602 顯示器的引腳介紹 LCD1602 顯示器 引腳介紹如表 1 所示 16 表 1 LCD1602顯示器引腳表 Table1 LCD1602 display pin table 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 ______________________________________________________