【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示 .首先取一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到 LCD 的顯示緩沖區(qū)，程序延時(shí) ,判斷是否夠顯示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。 傳統(tǒng)測(cè)溫方法是熱電阻或熱電偶輸出模擬信號(hào)，然后 A/D采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再送給單片機(jī)處理。 數(shù)字式溫度傳感器是由溫度檢測(cè)元件、信號(hào)處理放大電路和顯示電路組成的一個(gè)裝置。應(yīng)該說(shuō)，熱電偶是數(shù)字式溫度傳感器中的一個(gè)元件，而數(shù)字式 溫度傳感器則是由熱電偶及其它必要的元件的元件組成的裝置。 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器簡(jiǎn)介 美國(guó) Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專(zhuān)利技術(shù)。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)。“一線(xiàn)總線(xiàn)”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的圖 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線(xiàn)總線(xiàn)”的優(yōu)點(diǎn)。 同 DS1820一樣， DS18B20也支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。 C～ +125176。 C，在 10～+85176。 C范圍內(nèi)，精度為177。 176。 C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS18B20 的特性 （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線(xiàn)供。 （ 2）獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可 實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 （ 3） 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(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 4） 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)。 （ 5）溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 ℃。 （ 6）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。 （ 7）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。 （ 8）測(cè)量結(jié)果直接 輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線(xiàn)總線(xiàn)”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。 （ 9）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。 遠(yuǎn)程溫度監(jiān) 控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 13 DS18B20 引腳說(shuō)明 圖 （ 1） DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 （ 2） GND為電源地 （ 3） VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地） （ 4） NC空引腳 （ 5） 不連接 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 下 圖所示。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 （ 2） 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9個(gè)字節(jié)組成，其分配如 下 圖所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0和第 1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線(xiàn)接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì) 算：當(dāng)符號(hào)位 S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRC LSB DS18B20 存儲(chǔ)器映像圖 MSB DS18B20 溫度數(shù)據(jù)格式 DS1820溫度測(cè)量原理是通過(guò)對(duì)門(mén)開(kāi)通期間低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)針周期個(gè)數(shù)來(lái)測(cè)量溫度的 在 Dsl820中，轉(zhuǎn)換溫度值是以 9為二進(jìn)制 1／ 2℃ IsB(最低有效位 )形式表示的，而輸出溫度則是以 l6位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制 補(bǔ) 碼 讀數(shù)形式提供 采用辦法是將低 8位用 補(bǔ) 碼表示，第 9位 符號(hào)擴(kuò)展形式擴(kuò)展至其他 7位。具體溫度表示格式見(jiàn)圖 。在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量溫度往往 O℃ 上，此時(shí)可將 16位二進(jìn)制溫度輸出只取其低 8位，即 1個(gè)字節(jié)，這樣將使計(jì)算工作更為便利。 圖 DS18B20溫度 /數(shù)據(jù)格式 DS18B20 硬件電路連接 DS18B20最大的特點(diǎn)是單總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20的數(shù)據(jù) I/O均由同一條線(xiàn)來(lái)完成。 遠(yuǎn)程溫度監(jiān) 控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 15 圖 DS18B20 硬件電路 本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測(cè)試。 DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根 數(shù)據(jù)總線(xiàn)上掛 256個(gè) DS18B20，但 在 應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25個(gè)以上的 DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問(wèn)題。另外單總線(xiàn)長(zhǎng)度也不宜超過(guò) 80M，否則也會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個(gè) I/O來(lái)驅(qū)動(dòng)多路 DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè) MOSFET將 I/O口線(xiàn)直接和電源相連，起到上拉的作用。 DS18B20 設(shè)計(jì)應(yīng)注意問(wèn)題 （ 1）對(duì)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的有關(guān)操 作順序進(jìn)行，讀、寫(xiě)時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫(xiě)。尤其在使用 DS18B20 的高測(cè)溫分辨力時(shí)，對(duì)時(shí)序及電氣特性參數(shù)要求更高。 （ 2）有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動(dòng)指示，進(jìn)行自動(dòng) DS18B20 序列號(hào)和自動(dòng)排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。 （ 3）測(cè)溫電纜線(xiàn)建議采用屏蔽 4 芯雙絞線(xiàn)，其中一對(duì)線(xiàn)接地線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)，另一組接 VCC和地線(xiàn)，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 DS18B20 在三線(xiàn)制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線(xiàn)焊接牢固；在兩線(xiàn)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將 VCC與 GND接在一起，焊接牢固。若 VCC脫開(kāi)未接，傳感器只送 ℃ 的溫度值 。 （ 4）實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)能力，不能掛接過(guò)多的 DS18B20，同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線(xiàn)距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 這部分電路是整個(gè)電路的核心部分，主要由發(fā)射電路，接收電路組成。 采用 TX一 2/RX一 2系配套專(zhuān)用遙控集成芯片作為編解碼芯片。它能組成具有五路紅外遙控或無(wú)線(xiàn)電遙控等功能的獨(dú)立控制電路，可對(duì)遙控玩具汽車(chē)進(jìn)行遙控。小車(chē)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)采用 H橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制方式。 TX5B/RX5是專(zhuān)用的 CMOS專(zhuān)用集成電路，有五根數(shù)據(jù)線(xiàn)。 特點(diǎn)：有較寬的工作電壓范圍，較 低的待機(jī)電流，外圍元件少，內(nèi)置 ，管腳排列圖如下 ： 圖 遠(yuǎn)程溫度監(jiān) 控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 17 圖 發(fā)射電路原理圖 圖 接收電路原理圖 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 電路 的 分析與計(jì)算 發(fā)射電路分析（詳細(xì)電路圖參考圖 ） 發(fā)射電路主要由 振蕩 電路 、高頻放大器 組成，調(diào)制方式采用 FSK。 振蕩電路采用電容、電感的振蕩特性來(lái)設(shè)計(jì)，也可加入晶振來(lái)簡(jiǎn)單獲得載波信號(hào)。一般載波信號(hào)的頻率在 27MHZ，也可實(shí)現(xiàn)更高的頻率。通過(guò)高頻放大器，高頻信號(hào)獲得更高的發(fā)射能量，提高發(fā)射距離。 圖 發(fā)射電路波形如圖 2所示。在沒(méi)有調(diào)制時(shí)載波振蕩器將產(chǎn)生 27MHZ得高頻等幅正弦波，如圖 4所示， 圖 發(fā)射電路波形 圖 高頻等幅正弦波 圖 調(diào)幅波 接收電路分析（詳細(xì)電路圖參考圖 ） 接收電路里面主要有：天線(xiàn)，濾波電 路，解調(diào)電路等幾部分組成。 圖 電磁波由發(fā)射電路經(jīng)天線(xiàn)向空間發(fā)射出去。因此，在相應(yīng)的空間范圍內(nèi)就存在這種遠(yuǎn)程溫度監(jiān) 控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 19 電磁波。該電磁波遇到接收機(jī)的天線(xiàn)，就會(huì)在天線(xiàn)上感應(yīng)出電流。此電流與空間電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，電廠越強(qiáng)，天線(xiàn)產(chǎn)生的電流就越大。檢波的方式很多，但是，為了提高電路的利用率， 我們利用超再生檢波器電路。超再生建波的工作波形如圖 。 （ a ）圖為有調(diào)幅波輸入時(shí)的各電壓的波形。其中（ 1）為熄滅電壓波形；（ 2）為調(diào)幅波波形（ 3）為超再生振蕩電壓波形；（ 4）為檢波后的波形。 （ b ）圖為無(wú)調(diào)幅波輸入時(shí) 各電壓的波形。其中（ 1）為熄滅電壓波形；（ 2）為超再生振蕩波形；（ 3）為檢波后的波形 (a) 有調(diào)幅波輸入時(shí)的波形 (b) 無(wú)調(diào)幅波輸入時(shí)的波形 圖 超再生檢波器的工作波形 通信協(xié)議分析 為了實(shí)現(xiàn)主從能正常通信及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，按題目要求我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了自己的通信協(xié)議如下： ，由主機(jī)定時(shí)中斷來(lái)確定時(shí)間來(lái)查詢(xún)數(shù)據(jù)收發(fā)情況。被動(dòng)時(shí)，主機(jī)等待從機(jī)發(fā)送信息，此時(shí)從機(jī)有優(yōu)先級(jí)別之分，即先發(fā)先顯，后發(fā)延時(shí) ；主動(dòng)時(shí)，我們可預(yù)置主機(jī)和某個(gè)從機(jī)通信，而其他從機(jī)處于禁止?fàn)顟B(tài)。 ，主機(jī)發(fā)送的查詢(xún)數(shù)據(jù)也為一完整的數(shù)據(jù)包，其包含從機(jī) N的地址 ，與其自己的地址相比較。相同則發(fā)送載波信號(hào) ，進(jìn)行校驗(yàn)。正確，發(fā)校驗(yàn)碼給從機(jī)；錯(cuò)誤，則繼續(xù)等待或重新聯(lián)絡(luò)從機(jī) ，進(jìn)行核對(duì)。正確，發(fā)成功標(biāo)志位給主機(jī)。否則，重新聯(lián)絡(luò)主機(jī) ，也要進(jìn)行核對(duì)，正確則顯示從機(jī)的當(dāng)前環(huán)境信息 和地廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 址。否則，就繼續(xù)等待。 發(fā)射電路設(shè)計(jì)計(jì)算 無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路我們采用了變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路（如圖 ），圖中虛線(xiàn)左邊是一個(gè) LC正弦振蕩器，右邊是變?nèi)荻O管和它的偏置電路。其中 Cc是耦合電容， ZL為高頻扼流圈，它對(duì)高頻信號(hào)可視為開(kāi)路。變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個(gè)組成部分，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓為 ? ? ? ?u r V c c V B u t V Q u t? ? ? ? ? ? ?,式中， VQ=VccVB是加在變?nèi)荻O管上的直流偏置電壓； ??ut? 為調(diào)制信號(hào)電 壓。 圖 ur的關(guān)系曲線(xiàn)，由電路可知，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓為直流偏壓 VQ和調(diào)制電壓 ??ut? 之和，若設(shè)調(diào)制電壓為單頻余弦信號(hào)，即 ? ? cosu t u m t? ? ? ?則反向電壓為 ? ? c osur t V Q U m t? ? ? ?。 圖 圖 接收電路設(shè)計(jì)計(jì)算 無(wú)線(xiàn)接收電路實(shí)際上為超再生接收電路； 設(shè)調(diào)制信號(hào)為 ? ? c osu t U m t? ? ? ?，加在二極管上的反向直流偏壓為 VQ， VQ的取值應(yīng)保證在未加調(diào)制信號(hào)時(shí)振蕩器的振蕩頻率等于要求的載波頻率，同時(shí)還應(yīng)保證在調(diào)制信號(hào) ??ut? 的變化范圍內(nèi)保持變?nèi)荻O管在反向電壓下工作。加載在變?nèi)荻O管的控制電壓為 ? ? c osur t V Q U m t? ? ? ?，相應(yīng)的變?nèi)荻O管結(jié)電容變化規(guī)律為。當(dāng)調(diào)制信號(hào)電壓 時(shí)，即為載波狀態(tài)。此時(shí) ，遠(yuǎn)程溫度監(jiān) 控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 21 對(duì)應(yīng)的變?nèi)荻O管結(jié)電容為? ?1 yCjoCjur tUD? ???????當(dāng)調(diào)制信號(hào)電壓 ? ? ? ? c o su t U m t? ? ? ?時(shí)，對(duì)應(yīng)的變?nèi)荻O管的結(jié)電容與載波狀態(tài)時(shí) 變?nèi)荻O管的結(jié)電容的關(guān)系是 c os1 yC joCjQmDV U tU???????????c os1yC joDQ mD D QUV UtU U V?? ????? ???????????? ?1 c o sjQyCCjmt? ?? 天線(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算 天線(xiàn)是一種導(dǎo)行波與自由空間波之間的轉(zhuǎn)換器件或換能器。其基本功能是發(fā)射和接收無(wú)線(xiàn)電波：發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時(shí)，把電滋波轉(zhuǎn)換為高頻電流。 衡量天線(xiàn)性能的一個(gè)指標(biāo)是： 天線(xiàn)增益 計(jì)算公式： ① 天線(xiàn)主瓣寬度越窄，增益越高。對(duì)于一般天線(xiàn)，可用下式估計(jì)其增益： G（ dBi） =10Lg{32021/（ 2θ3dB,E2θ3dB,H ） } 式中， 2θ 3dB,E 與 2θ3dB,H 分別為天線(xiàn)在兩個(gè)主平面上的波瓣寬度 32021是統(tǒng)計(jì)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) ② 對(duì)于拋物面天線(xiàn)，可用下式近似計(jì)算其增益： G（ dBi） =10Lg{ （ D/λ0 ） 2} 式中， D 為拋物面直徑 ， λ0 為中心工作波長(zhǎng) ， 是統(tǒng)計(jì)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) ③ 對(duì)于直立全向天線(xiàn)，有近似計(jì)算式 G（ dBi） =10Lg{2L/λ0} ， 式中， L 為天線(xiàn)長(zhǎng)度 本系統(tǒng)采 用 第三種計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 在進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)元器件的作用和擔(dān)任的角色以及在系統(tǒng)中的邏輯關(guān)系結(jié)合實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件和硬件一樣 ,都很重要 ,甚至比硬件設(shè)計(jì)難度還要高得多 。 在 系統(tǒng)中我們采用多