【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示測(cè)得的數(shù)值，采用一片 8 路三態(tài)反相緩沖器 74LS240 作為字形碼鎖存驅(qū)動(dòng)器，報(bào)警電路采用555 定時(shí)器組成的振蕩電路。 由溫度傳感器 AD590 采集溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，并由單片機(jī)控制 LED 顯示出來(lái)，該系統(tǒng)同時(shí)有報(bào)警功能，當(dāng)溫度符合報(bào)警條件時(shí)，單片機(jī)的 口輸出高電平，控制 555 定時(shí)器組成的報(bào)警電路報(bào)警。如圖 27為水溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖 。 圖 27 水溫檢測(cè)系統(tǒng)框 （ 2）水溫檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 采用集成 溫度傳感器 AD590 測(cè)量水溫， AD590 是利用 PN 結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器（熱敏器件）。 AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下： 流過(guò)器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：mA/K 式中：―流過(guò)器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T―熱力學(xué)溫度，單位為K。 AD590 的測(cè)溫范圍為 55～ +150。 AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 輸出電阻為 710MW。 精度高。 AD590 共有 I、 J、K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55～ +150 范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 。in + 輸入，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)從 DB0 到 DB7 口輸出， ADC0804 的引腳如圖 28所示。 圖 28 ADC0804 的引腳 水溫檢測(cè)電路由溫度傳感器 AD590，模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0804構(gòu)成檢測(cè)輸入模塊，溫度傳感器 AD590 采集到得溫度信號(hào)是模擬信號(hào)，因此要通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后方可與8155 連接 ，如圖所示， AD590 輸出的電流信號(hào)將直接與 ADC0804 的 Vin + 相連，Vin 端接地， DBO 到 DB7 端分別與 8155 的 A 口 PA0 到 PA7 連接，鍋爐內(nèi)水溫的變化將引起 AD590 的電阻值發(fā)生變化，從而使輸出電流發(fā)生改變， ADC0804 將電流值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸送到 8155，并通過(guò) 8155 發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的電流所對(duì)應(yīng)的溫度值便可以得出鍋爐內(nèi)的水溫，其中不同的電流所對(duì)應(yīng)的溫度值可以在所給出的表中查的，其中電路的連接如圖 29 所示， AD590 與 +5V 電源連接，并通過(guò)電阻接地， ADC0804 的 Vcc 端直接接高電平，對(duì) ADC0804 進(jìn)行單獨(dú)供電可以保證其正常工作。 圖 29 水溫檢測(cè)電路 氣溫檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì) 氣溫檢測(cè)選用溫度傳感器 DS18B20， DS18B20 的內(nèi)部測(cè)溫電路框圖低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，為計(jì)數(shù)器提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，為計(jì)數(shù)器 2 提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器 產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度 。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，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(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。 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，電（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20 內(nèi)部測(cè)溫電路框圖 DS18B20 中的溫度傳感器用于完成對(duì)溫度的測(cè)量，它的測(cè)量精度可以配置成 9 位， 10 位， 11 位或 12 位 4 種狀態(tài)。溫度傳感器在測(cè)量完成后將測(cè)量的結(jié)果存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8BIT 的 RAM 中，單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取 時(shí)低位在前，高位在后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如表（以12 位轉(zhuǎn)化為例）這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 例如： +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， + 的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后 ，就把測(cè)得的溫度值與 H， TL 作比較，若 T TH 或 T TL 則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。在 12 位有效、標(biāo)準(zhǔn)溫度下傳感器的數(shù)據(jù)輸出見表 DS18B20 的 DQ 端直接與單片機(jī)的 口相連， VDD 端接 +5V 電源， DQ 端與 +5V 電源之間通過(guò)電阻相連， GND 接地。 DS18B20 可以直接將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，因此不需要連接 A/D 轉(zhuǎn)換器， DS18B20 與單片機(jī)之間直接進(jìn)行單線傳輸，因此與單片機(jī)連接相當(dāng)簡(jiǎn)單，采用 電源直接供電則 DQ 端與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要通過(guò)單片機(jī)來(lái)給 DS18B20 供電，保證了 DS18B20工作的可靠性。 圖 211 DS18B20 與單片機(jī)的接口 液位檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì) 液位檢測(cè)采用超聲波傳感器，超聲波頻率為 40kHz 左右的超聲波在空氣中傳播的效率最佳；同時(shí)，為了方便處理，發(fā)射的超聲被調(diào)制成 40kHz 左右、具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)送、接收、時(shí)間計(jì)測(cè)個(gè)部分組成。超過(guò)波從發(fā)射到接收的間隔時(shí)間的測(cè)定是由單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器 T1 來(lái)完成的。f0 1/ R1RP1C ，調(diào)整 RP1 使 振蕩頻率 f0 40KHZ。從而使超聲波的發(fā)射頻率為40KHZ。 （ 2）超聲波接收電路 如圖 212 所示，采用運(yùn)算放大器的超聲波接收電路，電路由兩級(jí)放大電路、整流電路、濾波電路和比較電路組成。放大電路具有頻率選擇性，僅放大 40KHZ頻率的信號(hào)，峰值頻率為 ，增益為 10 倍。通過(guò)整流和濾波后，只讓 40 KHZ頻率的信號(hào)通過(guò)。整流電路采用 1 個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成半波整流電路，也可以采用二極管整流電路。對(duì)于比較器，是根據(jù)接收信號(hào)電平調(diào)整其門限電平，這里采用運(yùn)算放大器，也可以采用其他器件組成。 圖 212 超聲波 發(fā)射和接收電路 系統(tǒng)鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì) 液位和溫度公用一個(gè)顯示電路，由 4 個(gè) LED 構(gòu)成的動(dòng)態(tài)顯示，為了區(qū)分顯示的是液位還是溫度，增加了一個(gè)溫度顯示同步指示電路，當(dāng)顯示溫度時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，顯示液位時(shí)，發(fā)光二極管不亮。鍵盤輸入由 4 行 4 列的鍵盤構(gòu)成。 系統(tǒng)鍵盤輸入電路的設(shè)計(jì) 液位控制輸入模塊由鍵盤來(lái)設(shè)定液位的最高值和最低值，鍵盤的結(jié)構(gòu)有行列式、獨(dú)立式兩種。見圖 213 鍵盤電路采用的是行列式。按鍵數(shù)較多時(shí)，為了少占用 I/O 口線，通常采用矩陣式又稱行列式鍵盤接口。 CPU 對(duì)鍵盤的掃描可采取程序控制的隨機(jī)方式， 即 CPU 空閑時(shí)掃描鍵盤；也可以采用定時(shí)控制方式，即每隔一定時(shí)間 CPU 對(duì)鍵盤掃描一次；也可以采用中斷方式，即每當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時(shí)，向 CPU 請(qǐng)求中斷， CPU 響應(yīng)鍵盤輸入的中斷，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，以識(shí)別哪個(gè)鍵處于閉合狀態(tài)，并對(duì)鍵盤輸入的信息做出相應(yīng)處理。 CPU 對(duì)鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)確定，可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)計(jì)算求得，也可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)查表求得。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用 4 行 4 列式的鍵盤，當(dāng)系統(tǒng)初始化后，便等待鍵盤輸入，當(dāng)按下退出鍵時(shí)表示輸入完畢。當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行時(shí)，也可以根據(jù)需要，隨時(shí)輸入液位值，只要按下鍵盤啟動(dòng)鍵 ，便向 CPU 請(qǐng)求中斷， CPU 響應(yīng)鍵盤輸入的中斷，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)輸入完畢后，按下退出鍵時(shí)， CPU 響應(yīng)中斷完畢，釋放中斷，系統(tǒng)正常運(yùn)行。液位控制輸入圖如 213 所示。 圖 213 鍵盤輸入電路 系統(tǒng)顯示電路的設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài)顯示電路由顯示塊、字形碼鎖存驅(qū)動(dòng)器、字位鎖存驅(qū)動(dòng)器三部分組成。如圖所示為 4 位 LED 動(dòng)態(tài)顯示器接口電路。采用 8155 作為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)擴(kuò)展的 I/O 口，占用片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。圖中，由 4 個(gè) LED 顯示器組成了 4 位顯示塊； 8155 的 A 口和一片 8 路三態(tài)反相緩沖器 74LS240 共同作為字形碼鎖存驅(qū)動(dòng)器， 8155 的 A 口作字符段碼輸出口，通過(guò) 74LS240 向 L