【文章內(nèi)容簡介】 濟。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B20 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55℃到+125℃，在 10 到 +85℃范圍內(nèi) ,精度為177。 ℃。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V 到 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而 且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20 可以程序設(shè)定 9 到 12 位的分辨率，精度為177。 ℃。當分辨率為 12 位時，轉(zhuǎn)換時間為 750ms。使得用戶可選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍和分辨率設(shè)定，同時用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖 4 所示。這三個引基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 8 腳分別為： GND—— 電源地； QD—— 數(shù)字信號輸入 /輸出端 ； VDD—— 外接供電電源（可選 5V）。 圖 DS18B20 引腳圖 在該系統(tǒng)中， DS18B20 的數(shù)字信號輸入 /輸出端連接到 89C52 的 中，作為 89C52 的數(shù)據(jù)輸入。 信號處理與控制電路 信號處理與控制采用 52 單片機基本電路。 此電路以 52 單片機為核心， 52 的具體引腳圖如圖 。 圖 89C52引腳圖 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 9 在該系統(tǒng)中，要使單片機實現(xiàn)信號處理與控制，則要使單片機的20 腳（ GND）接地， 40 腳（ Vcc）和 31 腳（ /EA）接正 5V 電源。 119 腳（ XTAL XTAL1）接 12MHz 的晶振和兩個電容，組成片內(nèi)振蕩電路，為單片機提供時鐘脈沖。 9 腳（ RST）接按鍵復位電路，提供復位信號給單片機。 89C52 芯片內(nèi)部 有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。兩個電容通常取 30pF 左右，穩(wěn)定頻率并對震蕩頻率有微調(diào)作用。如圖 所示。 圖 時鐘電路 手動復位是通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機進入復位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運行后，若需要復位，則通過手動復位來實現(xiàn)的。如圖 所示。 圖 復位電路 溫度顯示電路 本系統(tǒng)中，溫度 顯示硬件由 lcd1602 液晶和上拉電阻構(gòu)成。 1602采用標準 14 腳接口，其中：包括 8根數(shù)據(jù)線 (D0D7)，三根控制線（ rs,rw,e）電源地，電源以及液晶驅(qū)動電壓引腳 (VSS,VDD,VEE)。 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 10 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 圖 液晶顯 示電路 按鍵功能設(shè)置電路 溫度調(diào)節(jié)由三個不鎖按鍵電路實現(xiàn)。電路圖如圖 所示。按鍵K1 一端與單片機的外部中斷 0（ /INT0,12 腳）相連，另一端接地。其功能是當按鍵按下一次時，給單片機一個低電平，進入溫度設(shè)定狀態(tài)；再次按下時，進入風速設(shè)計狀態(tài)，再次按下時則退出溫度設(shè)定狀態(tài)。按鍵 K K3，一端接地，另一端與單片機的 13 腳、 14 腳相連，其功能是每按下一次按鍵，顯示設(shè)定值加 1或減 1。 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 11 圖 溫度設(shè)置電路 繼電器控制電路 繼電器控制電路由兩個 繼電器構(gòu)成，由單片機 、 輸出控制信號，控制繼電器。在該系統(tǒng)中，當溫度超過設(shè)定值，單片機 輸出高電平，驅(qū)動制冷電路繼電器，啟動制冷設(shè)備。當溫度低于設(shè)定值時，單片機 輸出高電平，驅(qū)動供暖繼電器，啟動電暖設(shè)備。當不滿足條件時，不工作。 繼電器是一種電控制 器件 。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制 電路 中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種 “ 自動開關(guān) ” 。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 繼電器原理圖 存儲數(shù)據(jù)電路 儲存數(shù)據(jù)電路由 24C02 芯片構(gòu)成，有 256 字節(jié)，由單 片機 、基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 12 輸出信號。在該系統(tǒng)中，每隔 20ms 記錄一次測得溫度，實現(xiàn)實時的溫度存儲。 24C02 是 串行 E2PROM， 基于 I2CBUS 的存儲器件，遵 循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。 報警、音樂電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于 計算機 、打印機、復印機、報警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機、 定時器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。 由單 片機 輸出信號。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁 式蜂鳴器兩種類型。 通過 輸出方波，這個方波輸入進蜂鳴器就會產(chǎn)生聲音，通過控制方波的頻率、時間，還能產(chǎn)生簡單的音樂 。 圖 蜂鳴器報警電路 電動機電路 步進 電機 由單 片機 、 、 、 輸出信號。 是將電 脈沖 信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的 頻率 和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為 “ 步距角 ” ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 13 個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的 目的 ；同時可以通過控制脈沖頻率 來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當電流流過 定子繞組 時 ，定子繞組產(chǎn)生一矢量 磁場 。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電 脈沖 ，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與 脈沖頻率 成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。 圖 步進電機工作原理圖 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 14 3 仿真軟件介紹 Keil uVision2 軟件 Keil c51 開發(fā)工具提供數(shù)個十分有用的特性，可以幫助你快速地成功開發(fā)嵌入式應(yīng)用。這些工具使用簡單并保證你達到你的設(shè)計目的 uVision2 IDE 是一個基于 Window 的開發(fā)平臺，包含一個高效的編輯器，一個項目管理器和一個 MAKE 工具。 uVision2 支持所有的 KEIL 8051 工具，包括 C 編譯器，宏匯編器，連接 /定位器，目標代碼到 HEX 的轉(zhuǎn)換器。 uVision2 通過以下特性加速你的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程： ? 全功能的源代碼編輯器。 ? 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置。 ? 項目管理器用來創(chuàng)建和維護你的項目。 ? 集成的 MAKE 工具可以匯編，編譯和連接你的嵌入式應(yīng)用。 ? 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的。 ? 真正的源代碼級的對 CPU 和外圍器件的調(diào)試器。 ? 高級 GDI（ AGDI）接口用來在目標硬件上進行軟件調(diào)試，以及和 Monitor51進行通信。 ? 與開發(fā)工具手冊和器件數(shù)據(jù)手冊和用戶指南有直接的鏈接。 uVision2 界面提供一個菜單，一個工具條以便你快速選擇命令按鈕，另外還有源代碼的顯示窗口，對話框和信息顯示。 uVision2 允許同時打開瀏覽多個源文件。 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 15 圖 keil uVision2 軟件界面 Proteus 軟件 Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件。 ? Proteus 可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系 統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和 PCB設(shè)計等功能。 ? Proteus 是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的 EDA 工具，真正實現(xiàn)了在沒有目標原形時就可對系統(tǒng)進行調(diào)試、測試和驗證。 ? Proteus 軟件大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效率，降低了開發(fā)風險。 Proteus 主要由兩個設(shè)計平臺組成： ? ISIS（ Intelligent Schematic Input System） —— 原理圖設(shè)計與仿真平臺，它用于電路原理圖的設(shè)計以及交互式仿真。 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 16 ? ARES（ Advanced Routing and Editing Software） —— 高級布線和編輯軟件平臺，它用于印制電路板的設(shè)計，并產(chǎn)生光繪輸出文件。 在 Proteus 中，從原理圖設(shè)計、單片機編程、系統(tǒng)仿真到 PCB 設(shè)計可以一氣呵成，具有從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計能力。 Proteus ISIS 的工作界面是一種標準的 Windows 界面，如圖所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 圖 Proteus ISIS軟件界面 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 17 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 確定了相關(guān)模塊功能、功能以及用到的器件后，系統(tǒng)做如下連接設(shè)計： 圖 總體硬件電路圖 其中 各引腳對應(yīng)的端口如下表所示： 表 單片機引腳與各器件對應(yīng)表 接口 對應(yīng)器件引腳 接口 對應(yīng)器件引腳 接 LCD1602 的 D0 端 空置 接 LCD1602 的 D1 端 接 LCD1602 的 RS 端 接 LCD1602 的 D2 端 接 LCD1602 的 R/W 端 接 LCD1602 的 D3 端 接 LCD1602 的 E 端 接 LCD1602 的 D4 端 接 warm 繼電器端 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 18 接口 對應(yīng)器件引腳 接口 對應(yīng)器件引腳 接 LCD1602 的 D5 端 接 cool繼電器端 接 LCD1602 的 D6 端 接 S1 按鍵 接 LCD1602 的 D7 端 接 S2 按鍵 空置 接 S3 按鍵 空置 接 24C02 的 SCK 端 空置 接 24C02 的 SDA端 空置 接蜂鳴器報警電路 接步進電機 A極 XTAL1 接晶振時鐘電路 接步進電機 B 極 XPAL2 接晶振時鐘電路 接步進電機 C 極 RST 接復位電路 接步進電機 D 極 PSEN—————— 空置 空置 ALE 空置 空置 EA______ 空置 空置 VCC 接電源 接 DS18B20 的 DQ 端 GND 接地 基于單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 19 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 DS18B20 數(shù)據(jù)通信概述 和 DS18B20 通信，其命令序列有 3步：初始化、 ROM 命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。 每次訪問 DS18B20，必須嚴格遵守這個命令時序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線則單總線器件不會響應(yīng)主機。這個準則對于搜索 ROM命令和報警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機不能執(zhí)行其后的功 能命令，而必須返回至第一步。 單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復位脈沖和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機知道總線上有從機設(shè)備且準備就緒。 命令 在主機檢測到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出 ROM 命令。 ROM 命令與各個從機設(shè)備的唯一 64 位 ROM 代碼相關(guān)，允許主機在單總線上連接多個從機設(shè)備時，指定操作某個從機設(shè)備。 ROM 命令還允許能夠檢測到總線上有多少個從機設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒有設(shè)備處于報警狀態(tài)。 (1)搜索 ROM[F0h] 當系統(tǒng)初始上電時，主機必須找出 總線上所有從機設(shè)備的 ROM 代碼，這樣主機才能夠判斷出從機的數(shù)目和類型。主機通過重復執(zhí)行搜索 ROM 循環(huán)（搜索 ROM 命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機設(shè)備。如果總線只有一個從機設(shè)備，則可以采用讀 ROM 命令來替代搜索 ROM 命令。在每次執(zhí)行完搜索 ROM 循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步：初始化。 (2)讀 ROM[33h]（僅適合于單節(jié)點） 該命令僅適用于總線上只有一個從機設(shè)備，它允許主機直接讀出從機的 64 位 ROM 代