【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。它在測(cè)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(jìn)，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(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口 線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多 10 點(diǎn)測(cè)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(shí)精度為177。 ℃ 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 在 9位分辨率時(shí)最多在 ， 12位分辨率時(shí)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(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “ — “ 線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)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(bào)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(hào)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(shí)接地 ） DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī) AT89C52 的接口設(shè)計(jì) 11 DS18B20 與單片機(jī) AT89C52 的接口設(shè)計(jì)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(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管和 AT89C52 的 來完成對(duì)總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí) ,總線上必須有強(qiáng)的上拉 ,上拉開啟時(shí)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(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個(gè)步驟： 初始化、 ROM 操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的品振頻率為 12MHz，根據(jù) DS18B20 的初始化時(shí)序、 寫時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫 3個(gè)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(shí)際在實(shí)驗(yàn)中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個(gè)上拉電阻 千歐，另外 2 個(gè)腳分別接電源和地 [12]。 加熱及磨漿電路的設(shè)計(jì) 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(jì)使用的加熱器的功率為 800W；磨漿電路的作用是通過電機(jī)把黃豆攪拌成粉沫，電機(jī)選 用 的是單相串勵(lì)電機(jī) HC6331， 該款 串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 作為豆?jié){機(jī)專用電機(jī)， 具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)、調(diào)速方便、體枳小、重量輕等很多優(yōu)點(diǎn)，在家用電器中普遍使用。 HC6331 串勵(lì)電機(jī) 額定電壓為 220V,頻率為 50Hz，額定功率 200W，轉(zhuǎn)速為 18000rpm32021rpm。 但是 串 勵(lì)電機(jī)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(jì)釆用的是間歇性打漿的方式。單片機(jī)輸出電流經(jīng)三極管放大，來驅(qū)動(dòng)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(jī)運(yùn)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(jī) 圖 5 溫度傳感器 DS18B20與單片機(jī) AT89C52的連線圖 Fig5 DS18B20 temperature sensor wiring diagram and SCM AT89C52 AT89C52 組成 。當(dāng)單片機(jī)工作吋，檢測(cè)完水位正常后，賦給 一個(gè)低電平，軟件檢測(cè)到 變?yōu)榈碗娖胶螅x給單片機(jī) 腳一個(gè)高電平，使三極管 T2 飽和計(jì)通，電流流過繼電器 JR2,使觸點(diǎn)閉合 , 于是加熱管得電開始對(duì)豆?jié){加熱 ,當(dāng)溫度達(dá)到 80 度時(shí)，單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 將溫度信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè) 信號(hào)后， 使 腳變?yōu)榈碗娖?，三極管 T2 截止，繼電器觸點(diǎn)斷開 ,電阻絲停止加熱。加熱結(jié)束后，單片機(jī) 腳變?yōu)楦唠娖剑谷龢O管 T3 飽和導(dǎo)通，從而讓繼電器觸點(diǎn)閉合是電機(jī)得電開始打漿，在系統(tǒng)程序的控制下，打漿機(jī)按間歇方式打漿。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 20 秒后 ,單片機(jī) 腳變?yōu)榈碗娖?，使三極管 T3 截止，繼電器觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止打漿，間歇 10 秒后，單片機(jī) 腳又恢復(fù)為高電平，從而繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，如此循環(huán) 5 次后打漿結(jié)束 [13]。 水位檢測(cè)及沸騰溢出檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 水位檢測(cè)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(jī)缺水時(shí)干燒及沸騰溢出等問題。 鑒于傳感器的價(jià)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(cè)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(jī)檢測(cè)比較器輸出電平的高低來檢測(cè)水位及沸騰吋的溢出狀 13 態(tài) 。 圖 6 豆?jié){機(jī)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(cè)及沸騰溢出電路如圖 7所示， LM324 為四運(yùn)算放大器，內(nèi)含 OUT OUTOUT OUT4 四個(gè)比較放大器。 PI、 P2分別是水位檢測(cè)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(gè)傳感器，使用中將裝植物的金屬杯接控制電路的公共點(diǎn)“地”，探針分別通過傳輸線與單片機(jī)的 ， 端連接。 正常 工 作時(shí) ，P1 被水淹沒，它和地之間的電阻較小，與 R9 共同對(duì) +5V 分壓， U+得到比 U低的電壓 ,比較器 OUT4 輸出低電平。缺水時(shí) , P1 露出水面，它的電阻很大， R 9共同對(duì) +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(cè)比較器 OUT4 的輸出電平 ,便知是否缺水 [14]。 用同樣的 方 法檢測(cè)豆?jié){是否沸騰溢出。豆?jié){沸騰之前，電極 P2 遠(yuǎn)離水面， 它和地之間的電阻很大 ,與 R 10 共同對(duì) +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(shí)，泡沬淹沒 P2，電阻小， 與 R104 共同對(duì) +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(cè)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(jī)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(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路的作用是通過 揚(yáng)聲 器發(fā)出聲音信號(hào)， 來提醒我們豆?jié){機(jī)目前的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)開機(jī)運(yùn)行檢測(cè)到豆?jié){機(jī)缺水時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出短促的報(bào)警音， 同時(shí)豆?jié){機(jī)會(huì)停住工作。 而當(dāng)豆?jié){已經(jīng)煮好時(shí)，我們聽到的將會(huì)是悅耳的音樂聲。 揚(yáng)聲器是一種把電 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的換能器件，揚(yáng)聲器的性能優(yōu)劣對(duì) 音質(zhì) 的影響很大。 但是這里我們不要求對(duì)音質(zhì)有要求，只需選擇一個(gè)電容式低頻揚(yáng)聲器即能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 [15]。 報(bào)警電路如圖所 8 所示，報(bào)警電路由單片機(jī) 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(jī)的控制下，系統(tǒng)開始工作， 當(dāng)檢測(cè)到豆?jié){機(jī)缺水時(shí)， 單片機(jī) 腳自動(dòng)輸出一個(gè)高電平 ,通過電阻 R2 使三極管 T4 飽和導(dǎo)通，于是 揚(yáng)聲 器 B1 發(fā)出 短促的報(bào)警音 ，提醒主人 及時(shí)加水。 。 當(dāng)加熱完成后，單片機(jī) 腳自動(dòng)輸出一個(gè)高電平 ,通過電阻 R2 使三極管 T4 飽和導(dǎo)通，于是 揚(yáng)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(jì) 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(diǎn)，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(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。在本設(shè)計(jì)中選用 LCD1602 液晶顯示模塊，它可以顯示 15 圖 8 豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的 報(bào)警 電路 Fig8 Soy milk alarm circuit control system 兩行，每行 16 個(gè)字符，采用 +5V 電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià) 格便宜，具有很高的性價(jià)比 [16]。 其部分引腳功能如下： V0：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但是對(duì)比度過高會(huì)產(chǎn)生鬼影，使用的時(shí)候可以通過一個(gè) 10K 的點(diǎn)位器調(diào)節(jié)對(duì)比度。 RS：寄存器選擇高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器；低電平時(shí)選擇指令寄存器。 R/W：讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 同為低電平時(shí)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(shí)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(shí)，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(jī)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(hào) 符號(hào) 狀態(tài) 功能 ______________________________________________________