【導讀】膅蚈蚄螂芇蒁薀螁莀蚇衿螀聿蒀螅衿膁蚅蟻衿芄蒈薇袈莆芁羆袇膆蒆袂袆羋荿螈裊莀薄蚄襖肀莇薀袃膂薃袈羃芅莆螄莇薁蝕羈肇莄薆羀艿蕿薂罿莁蒂袁羈肁蚈螇羇膃蒀蚃羇芆蚆蕿肆莈葿袇肅肇節(jié)螃肄膀蕆蠆肅莂芀蚅肂肂薅薁肁膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆螞腿肈薂薈膈膁蒞袇膇芃薀袃膆蒅莃蝿膅膅蚈蚄螂芇蒁薀螁莀蚇衿螀聿蒀螅衿膁蚅蟻衿芄蒈薇袈莆芁羆袇膆蒆袂袆羋荿螈裊莀薄蚄襖肀莇薀袃膂薃袈羃芅莆螄莇薁蝕羈肇莄薆羀艿蕿薂罿莁蒂袁羈肁蚈螇羇膃蒀蚃羇芆蚆蕿肆莈葿袇肅肇節(jié)螃肄膀蕆蠆肅莂芀蚅肂

　　

【正文】 陽極和共 陰極，其顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。如圖 所示為 4 位數(shù)碼管的構成。 圖 4位數(shù)碼管結構 N 位數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時，各個數(shù)碼管的共陰極（或共陽極）連在一起并接地（或接 +5V），各個段選端分別連接不同的 8 位 I/O 口或經(jīng)不同的鎖存器與 I/O 口相連。各個數(shù)碼管的顯示字符已經(jīng)確定則將維持不變，直到送入另一個字符的段碼為止，在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同，因此，靜態(tài)顯示的亮度都較高。這種顯示方式編程容易，但占用 I/O 口或鎖存器較多，隨著顯示位數(shù)的增多，資源浪費將會更嚴重 。因此，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般不采用靜態(tài)顯示，而是采用動態(tài)顯示。 N 位數(shù)碼管動態(tài)顯示時，其所有的段選端都連在一起，有 1 個 8 位 I/O 口控制，形成段碼線的多路復用，而各位的共陽極（或共陰極）也即位選端則由不同的 I/O 線控制，形成各位的分時選通。因此，在同一時刻，如果各位的位選端都處于選通狀態(tài)，則各個數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位都夠同時顯示出與本位相應的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示，即在某一時刻，只讓某一位的位選端處于選通狀態(tài)，而其他各位都不選通，同時段碼線上輸出相應位要顯示的字符的段碼；在下一時刻只讓 下一位的位選端處于選通狀態(tài)，在段碼線上再輸出其要顯示的字符的段碼。如此循環(huán)下去，只要每位顯示的間隔時間足夠短，利用發(fā)光二極管的余暉效應和人眼的視覺暫留作用，就可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示不同字符的效果。這種顯示方式節(jié)省硬件資源，但占用 CPU 時間較多，適 14 于顯示位數(shù)較多的情況。 顯示電路設計 本系統(tǒng)采用 4 位共陽極數(shù)碼管動態(tài)顯示的方案以節(jié)省硬件資源，降低電度。設計電路如圖 所示。 單片機的 P0 口輸出段選碼，其位選端經(jīng)過 4 個 8550 PNP 三極管驅動與電源端 Vcc相連，而 8550 的通斷則通 過編程對 ～ 輸出高低電平來控制。其中，當某位輸出為低電平時對應的與之連接那個 8550 導通，當單片機輸出段選碼時，對應的那位數(shù)碼管就會顯示相應的段碼的內容，當 ～ 輪流不斷的輸出低電平，并且 P0 口在不同的位選中時輸出段碼時， 4 位數(shù)碼管就會輪流顯示不同的值，如果掃描時間足夠的短，那么利用其余暉和我們的視覺暫留效應，就會看到 4 位數(shù)碼管同時在發(fā)亮而且在顯示不同的內容。 P27P26P25P2812345678161514131211109R P 11kB7A11C4D2E1F107788W112W29W38W46LEDV C CQ4855 0Q3855 0Q2855 0Q1855 0R3R4R5R2V C CV C C V C C V C C顯示電路P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07 圖 4 位數(shù)碼管動態(tài)顯示連接電路 溫度采集模塊設計 本設計的測溫元件采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，該 產(chǎn)品采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。使用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可以感測周圍環(huán)境溫度變化，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機進行處理，實現(xiàn)周圍環(huán)境實時溫度的監(jiān)測。 15 DS18B20 介紹 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS半導體公司開發(fā)的世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。它具有 3引腳 TO－ 92小體積封裝形式。溫度測量范圍為 55℃ ～+125℃ ，可編程為 9～ 12位 A/D 轉換精度，測溫分辨率可達 ℃ 。被測溫度用符號擴展的 16位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持 3V～ ，既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。 DS18B20還支持 “一線總線 ”接口，多個 DS18B20可以并聯(lián)到 3根或 2根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。它還有存儲用戶定義報警溫度等功能 。 DS18B20實物如圖 。 DS18B20內部結構如圖 ，主要由 4部分組成： 64位 ROM、溫 度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。其管腳排列如圖 ， DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端， GND為電源地， VDD為外接供電電源輸入端，采用寄生電源方式時，該引腳接地。 圖 DS18B20 圖 DS18B20 引腳圖 DQ V D D GND 電源檢測 64 位 ROM 和 單線 接口 存儲器和控制器 高速緩存 存儲器 8 位 CRC 生成器 溫度靈敏元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 DS18B20內部結構 VC DQ GND VCC 2 3 1 16 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20只有一根數(shù)據(jù)線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而AT89S51有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現(xiàn)。經(jīng)過單線接口訪問 DS18B20必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM操作命令、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均從序列開始。 主機發(fā)送（ Tx） 復位脈沖（最短為 480μs的低電平信號）。接著主機便釋放此線并進入接收方式（ Rx）。總線經(jīng)過 。在檢測到 I/O引腳上的上升沿之后， DS18B20等待 1560μs,并且接著發(fā)送脈沖（ 60240μs的低電平信號）。然后以存在復位脈沖表示 DS18B20已經(jīng)準備好發(fā)送或接收，然后給出正確的 ROM命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。 DS18B20通過使用時間片來讀出和寫入數(shù)據(jù)，時間片用于處理數(shù)據(jù)位和進行何種指定操作的命令。它有寫時間片和讀時間片兩種。 寫時間片：當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產(chǎn)生寫時間片。有兩種類型的寫時間片：寫 1時間片和寫 0時間片。所有時間片必須有 60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1微秒的恢復時間。 讀時間片：從 DS18B20讀數(shù)據(jù)時，使用讀時間片。當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少 1微秒；來自 DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的 15微秒內有效。為了讀出從讀時間片開始算起 15微秒的狀態(tài)，主機必須停止把引腳驅動拉至低電平。在時間片結束時， I/O引腳經(jīng)過外部的 上拉電阻拉回高電平，所有讀時間片的最短持續(xù)期為 60微秒，包括兩個讀周期間至少 1μs的恢復時間。 一旦主機檢測到 DS18B20的存在，它便可以發(fā)送一個器件 ROM操作命令。所有 ROM操作命令均為 8位長。 DS18B20芯片功能命令表如下 。 17 表 DS18B20功能命令表 DS18B20是用 12位存儲溫度，最高位為符號位，下 表 為它的溫度存儲方式： 表 DS18B20溫度存儲地址分配 2^3 2^2 2^1 2^0 2^1 2^2 2^3 2^4 LSBYTE Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 S S S S S 2^6 2^5 2^4 MSBYTE Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 這是 12位轉化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20的兩個 8比特的 RAM中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 得到實際溫度。 DS18B20為單總線數(shù)字溫度傳感器，其與單片機的連接很簡單，電路如圖 。 V D D3I /O2GND1U3D S 1 8 B 2 0R 2 65 .1 KV C C溫度采集電路P 2 3 圖 DS18B20 溫度檢測電路 命令 功能描述 命令代碼 CONVERT 開始溫度轉換 44H READ SCRATCHPAD 讀溫度寄存器（共 9 字節(jié)） BEH READ ROM 讀 DS18B20 序列號 33H WRITE SCRATCHPAD 將警報溫度值寫如暫存器第 3 字節(jié) 4EH MATCH ROM 匹配 ROM 55H SEARCH ROM 搜索 ROM F0H ALARM SEARCH