【正文】 S18B20軟件設(shè)計(jì)在 DS18B20 的軟件設(shè)計(jì)中，主要有兩個(gè)方面：1）DS18B20 測(cè)量溫度并將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)；2）設(shè)置 DS18B20 中的 TH、TL 值。圖 42 測(cè)量溫度流程圖 圖 43 設(shè)置溫度報(bào)警值流程圖州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 30 頁(yè)單片機(jī)對(duì) DS18B20 復(fù)位和初始化，流程圖如下：圖 44 DS18B20 復(fù)位和初始化流程圖在設(shè)置溫度報(bào)警值 TH、TL 時(shí)，程序使得 TH≤125℃,TL≥0℃,TH≥TL+1。當(dāng) TH值超過(guò) 125℃，將自動(dòng)變?yōu)?TH 的最小值，即 TH=TL+1；而當(dāng) TL 值低于 0℃，將自動(dòng)變?yōu)?TL 的最大值，即 TL=TH1。 LED數(shù)碼管顯示軟件設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 31 頁(yè)如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～2ms ，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。本系統(tǒng)中，顯示位數(shù)只有 5 位，因此將 P2 口作為控制數(shù)碼管公共極電位的 I/O口，p0 口控制各位數(shù)碼管的顯示字形，采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 32 頁(yè) 系統(tǒng)數(shù)碼管顯示軟件設(shè)計(jì) 45 數(shù)碼管顯示溫度值流程圖如圖 45 數(shù)碼管顯示溫度值流程圖，數(shù)碼管先顯示溫度值的小數(shù)位，存儲(chǔ)單元是70H,顯示 2MS，然后顯示溫度值個(gè)位數(shù)，并將此位數(shù)碼管的“點(diǎn)”數(shù)碼管點(diǎn)亮用著溫度數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn)，以此類推，直至溫度值的百位顯示出來(lái)。另外還有最后一位顯示當(dāng)前溫度值同溫度報(bào)警值的 TH、TL 的比較結(jié)果，TTL,則顯示“L” ；T≥TH, 則顯示 “H”；TH T≥TL,則顯示 “0”。州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 33 頁(yè)開始溫度值顯示程序50 R5(R5)1=0?結(jié)束整個(gè)顯示系統(tǒng)就這樣動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度值，對(duì)于人眼而言，會(huì)覺得五個(gè)數(shù)碼同時(shí)在工作，顯示溫度信息。在溫度報(bào)警值設(shè)置顯示時(shí)，也是采用這種流程顯示。 ISD2590軟件設(shè)計(jì)ISD2590 語(yǔ)音芯片經(jīng)過(guò)特定的錄音，在內(nèi)部已經(jīng)存放了系統(tǒng)需要播放的音。所以，只需單片機(jī)提供需要播放音的地址和 PLAYL 引腳的低電平，喇叭就可以放音了。再經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，反復(fù)為語(yǔ)音芯片提供語(yǔ)音地址和放音信號(hào)，就組成溫度值的語(yǔ)音信息。 語(yǔ)音延時(shí)設(shè)計(jì)在放音時(shí)，系統(tǒng)中有這些語(yǔ)音：“請(qǐng)檢查傳感器！” 、0~ “十” 、 “百” 、 “負(fù)” 、“點(diǎn)” 、 “度” 、 “現(xiàn)在溫度是” 、 “溫度過(guò)高！” 、 “溫度偏低！”按照每三個(gè)字放音時(shí)間一秒算，放音時(shí)間有 2S、 和 三種。當(dāng)喇叭工作時(shí)，單片機(jī)需要延時(shí)，并且數(shù)碼管能顯示當(dāng)前的溫度值，所以必須得把溫度值顯示程序嵌入到延時(shí)程序中。溫度值顯示程序執(zhí)行時(shí)間為 10289μs，延時(shí) 時(shí)，需循環(huán)調(diào)用 50 次顯示程序。如圖 46 為語(yǔ)音延時(shí) 流程圖。州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 34 頁(yè)圖 46 語(yǔ)音延時(shí) 流程圖而語(yǔ)音延時(shí) 或 2S 是在延時(shí) 的基礎(chǔ)上再循環(huán) 3 次或 4 次即可得。 放音設(shè)計(jì)放音程序可反復(fù)調(diào)用，直至放完語(yǔ)句中的各字及詞段，22H 為子程序的入口參數(shù)，如圖 47 為 放音流程圖。圖 47 的放音流程圖由于 ISD2590 鎖存放音地址需要十幾毫秒，若同時(shí)把放音地址和放音信號(hào)送往P3 口，放音將固定從芯片的 0 地址開始，無(wú)法得到溫度值的音。因此本設(shè)計(jì)是先把放音地址通過(guò) P3 口送到語(yǔ)音芯片中，再延時(shí) 20MS，后發(fā)送語(yǔ)音播放信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放。而延時(shí) 20MS 這段時(shí)間同語(yǔ)音延時(shí)一樣是調(diào)用溫度值顯示程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣更加保證了語(yǔ)音播放期間的溫度值顯示。 和 2S 放音程序同 的流程一樣，不同之處是語(yǔ)音延時(shí)分別變?yōu)榱?和 2S。開始延時(shí) 20MS(兩次調(diào)用溫度值顯示程序)22H P3發(fā)送語(yǔ)音播放信號(hào)CLR 語(yǔ)音延時(shí) P3 口復(fù)位FFH P3結(jié)束州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 35 頁(yè) 溫度值語(yǔ)音播報(bào)設(shè)計(jì)在 ISD2590 中，各字段語(yǔ)音地址如下：0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，十 ，百 ，負(fù) ，點(diǎn) ，度C0H C1H C2H C3H C4H C5H C6H C7H C8H C9H CAH CBH CCH CDH CEH現(xiàn)在溫度是，溫度過(guò)高，溫度偏低,請(qǐng)檢查傳感器CFH~D2H D3H~D5H D6H~D8H D9H~DCH州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 36 頁(yè)圖 48 溫度值語(yǔ)音播報(bào)流程圖州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 37 頁(yè)結(jié)合圖 48 所示，可知溫度值播報(bào)首先播放語(yǔ)音“現(xiàn)在溫度是” ，然后播放溫度值的百位的音直到小數(shù)位的音，最后播放的是“度” 。其中，流程圖中有處理這些特殊溫度值的程序,包括負(fù)值、零值和一百零幾等溫度值，使得語(yǔ)音播報(bào)溫度的范圍在溫度傳感器的測(cè)量范圍內(nèi)。 繼電器軟件設(shè)計(jì)繼電器軟件設(shè)計(jì)在合理的硬件電路下，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，只需 高電平對(duì)應(yīng)繼電器的關(guān)閉，而其低電平對(duì)應(yīng)繼電器的吸合，就實(shí)現(xiàn)了使用繼電器控制電熱器加熱與否來(lái)控制水溫。州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 38 頁(yè)第 5章. PCB的制作和實(shí)物Protel 是 Protel Technology 公司的產(chǎn)品。是基于 Windows 平臺(tái)的 32 位 EDA 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它具有豐富多樣的邏輯功能，強(qiáng)大編輯的自動(dòng)化設(shè)計(jì)能力。完善有效的檢測(cè)工具。靈活有序的設(shè)計(jì)管理和手段，它為用戶提供極其豐富的原理圖元件庫(kù)，PCB 元件庫(kù)以及出色的在線編輯和庫(kù)管理，良好的開放性還使它可以兼容多種格式的設(shè)計(jì)文件。Protel99 還支持 Windows 平臺(tái)上所以輸出外設(shè)。提供高分辨率的光繪文件。使用戶可以輕松地控制電路設(shè)計(jì)的全過(guò)程。 電路原理圖的繪制分以下幾個(gè)步驟：1）在 Protel99 軟件中先新建一個(gè)文檔，把所需要的元件載入到文檔里面。2）再按照系統(tǒng)電路圖繪制導(dǎo)線，把元件連接好。3）通過(guò)電氣檢查如果沒有錯(cuò)誤，那么系統(tǒng)的電路圖就繪制完成。. PCB 板的制作用 Protel99 設(shè)計(jì)好 PCB 板，認(rèn)真檢查正確無(wú)誤以后就開始制作電路板．其過(guò)程包括打印、轉(zhuǎn)印、蝕刻和鉆孔四個(gè)主要制作工序。下面分別敘述制作過(guò)程。. 打印打印是一項(xiàng)非常重要的工序，直接關(guān)系著 PCB 板的質(zhì)量，所以務(wù)必要認(rèn)真做好這一工序。把準(zhǔn)備好的熱轉(zhuǎn)印紙放入打印中，一定要注意光滑的一面向上。打開用 Protel 99 設(shè)計(jì)的 EDA 文件中的 PCB 文件，單擊菜單欄中的“文件” ， “打印設(shè)置” 。彈出打印設(shè)置對(duì)話框，選擇你已安裝好的打印機(jī)型號(hào)，帶“Final”的選項(xiàng)，表示分層打印。后帶“Composite”的選項(xiàng)是組合打印。在這里我們選擇“Final”分層打印州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 39 頁(yè)選項(xiàng)，在打印設(shè)置對(duì)話框下面有三個(gè)按鈕：“Print” 、 “options”、 “Layers”。首先單擊“options”按鈕，彈出打印設(shè)置選項(xiàng)對(duì)話框，勾上“Show hole”選項(xiàng)顯示焊盤孔。再單擊“Setup”按鈕，在大小選項(xiàng)中選擇 A4。在“來(lái)源”選項(xiàng)中，如果只裝有一臺(tái)打印機(jī)，可選用自動(dòng)選擇默盒。如安裝有多臺(tái)打印機(jī)的話就要選擇你所想要打印的打印機(jī)紙盒。要是打印圖紙是長(zhǎng)方形的，而且比較大，可在方向選項(xiàng)中選擇橫向打印。設(shè)置好了“options”對(duì)話框之后單擊確定即可。然后選擇“Layers ”板層選項(xiàng)，在這里我們制作的是單層板，所以在“Signal Layers”信號(hào)層選項(xiàng)中只選擇“Bottom Layer”項(xiàng)。再選擇 “Mid Layer pads”項(xiàng)中的“Include unconnent”包含沒有連接選項(xiàng)，設(shè)置好后單擊確定。注意，由于考慮到打印機(jī)的原理，為了打印出更好質(zhì)量的 PCB 圖，在打印之前可以先打印一張廢紙，使打印機(jī)已均勻地加熱，要是打印兩面板時(shí)，兩面的圖形要一起打，不要等到打印機(jī)停一會(huì)再，這樣由于打印機(jī)的熱脹冷縮原理，使打出來(lái)的圖形不太對(duì)稱。再有打印雙面板時(shí)，頂層要鏡像。全部打印設(shè)置好后，打印出電路圖。. 轉(zhuǎn)印按設(shè)計(jì)好的 PCB 板大小裁板，這里要裁一塊 110mm85mm 的敷銅板，先用畫筆按尺寸在敷銅板上畫好邊框。再用鋸跟著畫好的線路鋸板。裁好后用水磨沙布把敷銅板的敷銅面打磨干凈，沖洗干凈，晾干。接上熱轉(zhuǎn)印機(jī)的電源，打開熱轉(zhuǎn)印機(jī)，將轉(zhuǎn)印溫度設(shè)置成 150 度。這樣轉(zhuǎn)印機(jī)開始慢慢加熱。把打印好的轉(zhuǎn)印紙光滑的一面對(duì)上敷銅板的敷銅面，要注意四邊留出的邊寬度一樣，對(duì)好后把要送進(jìn)轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)印的開頭的一邊打折。當(dāng)熱轉(zhuǎn)印機(jī)的溫度上升到 150 攝氏度的時(shí)候，小心把打了折的一面慢慢送進(jìn)熱轉(zhuǎn)印機(jī)開始轉(zhuǎn)印，手慢慢的用力往里推，要推到敷銅板確定已以進(jìn)去的時(shí)候才放開手。轉(zhuǎn)印好后，要等銅板上溫度降低以后才能撕掉轉(zhuǎn)印紙，否則將會(huì)使打印在上面的線條一并撕掉，但溫度也不要太低，溫度太低敷銅板和紙就帖得比較緊，很難撕掉，效果也明顯不好。. 蝕刻轉(zhuǎn)印好的線路板必須經(jīng)過(guò)檢查、修板，直至確認(rèn)無(wú)誤后便可以進(jìn)行腐蝕了。蝕刻，有人亦叫“爛板” 。這是指通過(guò)化學(xué)物質(zhì)，把經(jīng)過(guò)印刷的敷銅板的非保護(hù)部分的銅箔腐蝕掉。蝕刻可以通過(guò)一份固體三氯化鐵兌兩份水配置而成進(jìn)行腐蝕。步驟州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 40 頁(yè)如下：首先，配置腐蝕液，可以用三氯化鐵和水 1：2 左右配置而成?？梢杂盟芰吓杌蛱沾膳枋⒏g液，把要腐蝕的線路板浸沒在溶液之中，來(lái)回晃動(dòng)線路板以加快腐蝕速度。腐蝕操作時(shí)要特別注意掌握蝕刻時(shí)間。時(shí)間太長(zhǎng)，腐蝕過(guò)久會(huì)把線路板的線條弄細(xì)甚至全部腐掉，造成廢品。這點(diǎn)在蝕刻的線條較細(xì)時(shí)尤為重要。但是，如果蝕刻時(shí)間太短，則有些應(yīng)該爛掉的銅箔還沒有完全蝕刻掉也會(huì)影響線路板的質(zhì)量，增加修板的工作量。一般來(lái)說(shuō)，新配置的腐蝕液的蝕刻時(shí)間約 25 分鐘左右。較陳舊的溶液須延長(zhǎng)，但若腐蝕時(shí)間超過(guò) 2 小時(shí)，則必需更換新液。其次，要用清水沖洗，徹底把三氯化鐵溶液去掉，否則會(huì)使線路邊沿發(fā)黃，影響質(zhì)量。. 鉆孔腐蝕完畢后，僅僅是塊半成品，必須經(jīng)過(guò)鉆孔和刷助焊劑等工序。線路板上的孔眼決定了焊接元件的位置，直接關(guān)系到安裝元件的質(zhì)量，因此要求按實(shí)際元件引腳的大小或圖紙所標(biāo)示尺寸鉆孔。先確定鉆頭是否鋒利，要不就先換上鋒利的鉆頭再開始鉆孔，大小不一的孔要采用不同型號(hào)的鉆頭。下鉆的時(shí)候鉆頭要對(duì)準(zhǔn)焊盤的正中心。鉆好孔以后我們需要用細(xì)紗布將板面打磨光滑，這樣可以去掉焊盤的毛刺和 PCB 表面留下的墨痕，我們可以利用細(xì)紗布邊沖水邊打磨。在打磨過(guò)程中不可以太用力，否則會(huì)將銅線條擦掉。打磨完畢后擦干，涂上酒精松香水，晾干就得到一塊所需的電路板。至此，整張 PCB 板制作完成。系統(tǒng) PCB 板圖如附錄三所示。. 元件的認(rèn)識(shí)和檢測(cè)在安裝元件前要先認(rèn)識(shí)和檢測(cè)元件，一些常見元件的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)如下：色環(huán)電阻：在此使用的是四個(gè)色環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的電阻。此類電阻前兩環(huán)表示有效數(shù)字，第三環(huán)表示倍率，與前三環(huán)距離較大的第四環(huán)表示允許偏差。二極管：在此裝置中要用到普通二極管和發(fā)光二極管，在普通二極管中有白色環(huán)標(biāo)志的那頭為負(fù)極。對(duì)于發(fā)光二極管一般引腳長(zhǎng)的那端為正極，引腳短的那端為負(fù)極。電容：電容在這里用到的是瓷片電容和電解電容，其外圍上面都有標(biāo)記，只需檢測(cè)其好壞。在利用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)要注意如果為電解電容紅表筆應(yīng)接正極，黑表筆接負(fù)極。對(duì)于 2200pF 一下的電容用萬(wàn)用表 R10KΩ 或 R100KΩ 測(cè)量，2200pF 以上州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 41 頁(yè)可以用 R1KΩ 或 R100KΩ 檔測(cè)量。檔次調(diào)整好了和表筆接好后，觀察萬(wàn)用表指針是否較大的偏轉(zhuǎn)，然后由最大的偏轉(zhuǎn)慢慢的減小至最小值（或零） ，如果時(shí)上