【正文】 第四章 系統(tǒng)設(shè)計 29 圖 42 接上外電源和溫度傳感器 電路測試 通過上電測試寢室室溫和 濕度，可以看出溫度顯示精度為 ℃，顯示刷新時間約為 1s。在電路板上設(shè)置了三個按鈕，來改變預(yù)設(shè)值。因為當(dāng)前的溫度較高，所以我們需要降溫， D5 發(fā)光；濕度太低，我們需要加濕， D2 發(fā)光。 //濕度報警線減 1 while(!K1)。 //延時去抖動 if(menu==1) //如果是菜單 1 Tset。 //濕度報警線加 1 while(!K0)。 //延時去抖動 if(menu==1) //如果是菜單 1 Tset++。 //回到菜單 0 } while(!K2)。 //擦除扇區(qū) 2200 Byte_program(0x2200,Rset)。 //擦除扇區(qū) 2022 Byte_program(0x2022,Tset)。 //延時去抖動 menu++。再次按下“切換”鍵 時 ，就會 自動退出設(shè)置狀態(tài) ， 進(jìn)入工作狀態(tài) 。 數(shù)據(jù)設(shè)置程序的設(shè)計 本 節(jié)的主要實現(xiàn)功能為：利用“增”、“減”和“切換”三個按鍵，可以實現(xiàn)對溫、濕度 的設(shè)置 。 if((RH=Rset)||(_1820display[4]=Tset)) beep=0。 return temp。 temp=temp|temp_data[0]。 //讀溫度值的高字節(jié) temp=temp_data[1]。 temp_data[0]=_18B20read_byte()。 _18B20_write(0xcc)。 //發(fā)轉(zhuǎn)換命令 _18B20_reset()。 _18B20_write(0xcc)。 _18B20_read() //讀出溫度函數(shù) { _18B20_reset()。如果 K3 鍵按下，則進(jìn)行溫濕度報警線的修改，如果按下 K1 鍵，則溫度報警線加1，如果按下 K2 鍵，則溫度報警線減 1；再次按下 K3 鍵，光標(biāo)閃爍到濕度報警線，如 果按下 K1 鍵，則濕度報警線加 1，如果按下 K2 鍵，則濕度報警線減 1；再次按下 K3，液晶屏正常顯示溫濕度。 電源部分 系統(tǒng)電源部分采用的是 4節(jié) ，能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5V電壓。可同時顯示兩行字符。 蜂鳴器電路原理 蜂鳴器額定電流 IB≤ 30mA，而對于 AT89S52單片機(jī)， P1口的灌電流為 1． 6mA，拉電流為 60μ A，由此可見，僅靠單片機(jī)的 P1口電 流是不能驅(qū)動蜂鳴器的，必須使用集晶體管放大電路，為了使單片機(jī)消耗的功率更小，所以使用 PNP型晶體管9012。 Y1為 12MHZ晶振與 STC89C52的 XTAL1和XTAL2引腳相連為系統(tǒng)提供時鐘頻率。 濕度測量傳感部分 HS1101是電容式濕度傳感器，由于電容不可直接測量，故選用 555多諧震蕩電路檢測到頻率，然后由單片機(jī)計算的電容值，再根據(jù)電容值算出相應(yīng)的濕度值 ，這樣能較精確的測出當(dāng)前環(huán)境的相對濕度。 RP1為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電 ， 在 I/O線上不要求強(qiáng)的上拉。 整個系統(tǒng)的 電 路原理 圖如圖 41 所示： 圖 41 系統(tǒng)電路原理圖 溫度測量傳感部分 溫度傳感器 DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的 數(shù)字信號（以十六位補(bǔ)石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 碼形式，占兩個字節(jié)） 向控制系統(tǒng)傳輸。 系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器控制程序是按照DS18B20 的通信協(xié)議編制?？梢酝ㄟ^微處理器采集 555芯片的頻率，然后查表即可得出相對濕度值。 HS1101作為一個變化的電容器，仿真圖中由 Cx代替，連接 2和 6引腳。 圖 34 濕度測量電路 555芯片外接電阻 R57， R58與 HS1101，構(gòu)成對 HS1101的充電回路。 特點： 全互換性 在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正 長時間飽和下快速脫濕 可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸 高可靠性與長時間穩(wěn)定性 專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 可用于線性電壓或頻率輸出回爐 快速反應(yīng)時間 HS1101 工作原理 溫度檢測采用 HS1101 型溫度傳感器， HS1101 是 HUMIREL公司生產(chǎn)的變?nèi)菔较鄬穸葌鞲衅?，采用獨特的工藝設(shè)計?？梢詰?yīng)用于辦公自動化， 車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。所有讀時間隙必須最少 60μ s，包括兩個讀周期間至少 1μ s 的恢復(fù)時間。因此，主機(jī)在讀時間隙開始后必須停止把 I/O 腳驅(qū)動為低電平 15μ s，以讀取 I/O 腳狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線 從高高平拉到低電平時，寫時間隙開始。 主機(jī)要生成一個寫 0 時間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保持 60μ s。 I/O 線電平變低后， DS18B20 在一個 15μ s 到 60μ s 的窗口內(nèi)對 I/O 線采樣。有兩種寫時間隙：寫 1 時間隙和寫 0 時間隙。 d . 讀 /寫時間隙 DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換。若在這條命令發(fā)出之后發(fā)出讀時間隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識： “ 0” =忙， “ 1” =完成。 Recall E2 [B8h] 這條命令把報警觸發(fā)器里的值拷回暫存器。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又忙于 做時間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20 將在總線上輸出 “ 0” ，若溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出 “ 1” 。 Convert T [44h] 這條命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又正在忙于把暫存器拷貝到 E2 存儲器， DS18B20 就會輸出一個“ 0” ，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20 則輸出 “ 1” 。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 Read Scratchpad [BEh] 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2 和 3。在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后， DS18B20 等待 1560us 并且接著發(fā)送存在脈沖（ 60240us 的低電平信號）。 總線主機(jī) 發(fā)送（ TX）一復(fù)位脈沖（最短為 480us 的低電平信號）接著總線主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（ Rx ）。所有這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。 b. I/O信號 DS18B20 需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。報警條件 定義為溫度高于 TH或低于 TL。 Alarm Search [ECh] 這條命令的流程圖和 Search ROM 相同。 Search ROM [F0h] 當(dāng)一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器可能并不知道單線總線上有多少器件或它們的 64 位 ROM 編碼。 Skip ROM [CCh] 這條命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下右以節(jié)省時間。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。 Match ROM [55h] 石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時候才能使用這個命令。所有 ROM 操作命令都 8 位長度。存在脈沖讓總線控制器知道 DS18B20 在總 線上且已準(zhǔn)備好操作。 通過單線總線端口訪問 DS1820 的協(xié)議如下： *初始化 *ROM 操作命令 *存儲器操作命令 *執(zhí)行 /數(shù)據(jù) 通過單線總線的所有執(zhí)行（處理）都從一個初始化序列開始。在恢復(fù)期間，如 果單線總線處于非活動（高電平）狀態(tài)，位與位間的恢復(fù)時間可以無限長。 第三章 設(shè)計原理 15 圖 33 硬件結(jié)構(gòu) 單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。一個多點總線由一個單線總線和多個掛于其上的從機(jī)構(gòu)成。為此每一個總線上的器件都必須是漏極開路或三態(tài)輸出。關(guān)于這種總線分三個題目討論：硬件結(jié)構(gòu)、執(zhí)行 序列和單線信號（信號類型和時序）。 圖 32 DS18b20 存儲器圖 8. 單線總線系統(tǒng) 單線總線系統(tǒng)包括一個總線控制器和一個或多個從機(jī)。還有一個第九字節(jié)，可以用讀暫存器命令讀出。下面兩個字節(jié)沒有使用，但是在讀回數(shù)據(jù)時，它們?nèi)勘憩F(xiàn)為邏輯 1。頭兩個字節(jié)包含測得的溫度信息。石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 這一過程確保更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)先被寫入暫存器，這里的數(shù)據(jù)可被讀回。存儲器由一個暫存 RAM 和一個存儲高低溫報警觸發(fā)值 TH 和 TL 的非易失性電可擦除（ E2） RAM 組成。移入 8 位 CRC 會使移位寄存器復(fù) 0。 移位寄存器的各位都被初始化為 0。當(dāng)在 DS18B20 中存儲的或由其計算的 CRC 值和總線控制器計算的值不相符時，DS18B20 內(nèi)部并沒有一個能阻止命令序列進(jìn)行的電路。在任何使用 CRC 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸校驗的情況下，總線控制器必須用上面的公式計算出一個 CRC 值，和存 儲在 DS18B20 的 64 位 ROM 中的值或 DS18B20 內(nèi)部計算出的 8 位 CRC 值（當(dāng)讀暫存器時，做為第 9 個字節(jié)讀出來）進(jìn)行比較?？偩€控制器可以用 64 位 ROM 中的前 56 位計算出一個 CRC 值，再用這個和存儲在 DS18b20中的值進(jìn)行比較，以確定 ROM 數(shù)據(jù)是否被總線控制器接收無誤。成功進(jìn)行一次 ROM 操作后，就可以對 DS18b20 進(jìn)行特定的操作，總線控制器可以發(fā)出六個存儲器和控制操作命令中的任一個。只有建立了 ROM 操作協(xié)議，才能對 DS18B20 進(jìn)行控制操 作。最后 8 位是以上56 位的 CRC 碼。最前面 8 位是單線系列編第三章 設(shè)計原理 13 碼（ DS18B20 的編碼是 19h）。這樣就允許 許多 DS18B20 并聯(lián)在一起同時測溫，如果某個地方的溫度超過了限定值，報警的器件就會被立即識別出來并讀取，而不用讀未報警的器件。每進(jìn)行一次測溫就對這個標(biāo)識進(jìn)行一次更新。 TH 或 TL 的最高有效位直接對應(yīng) 16 位溫度寄存器的符號位。用戶可以用下面的公式計算實際溫度值： 4 . 報警搜索操作 DS18B20 完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，就拿溫度值和存儲在 TH 和 TL 中的值進(jìn)行比較。然后讀取計數(shù)器中剩余的值，這個值是門周期結(jié)束后保留下來的值（ COUNT_REMAIN）。 可用下述方法獲得更高的分辨力。如用于華氏溫度，必須要用一個轉(zhuǎn)換因子查找表。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。 DS18B20 內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供 ℃的分辨力。通 過改變溫度每 升 高一 度， 計數(shù)器必 須 經(jīng)歷的計 數(shù) 個數(shù)來 實 行補(bǔ) 償。 如 果 門開通時 間 仍未結(jié)束， 那么 此過程再次重復(fù)。 同時， 計數(shù) 器 用鈄率累加 器 電路所決定 的 值進(jìn)行予 置。 DS18B20 通過 門 開通 期 間內(nèi)低 溫 度系 數(shù) 振蕩 器 經(jīng)歷的 時 鐘周 期 個數(shù) 計 數(shù)來測量 溫 度， 而門 開 通期由高溫度系數(shù)振蕩器決 定。 3. DS18B20的運用 DS18B20 通過使用在板溫度測量專利 技術(shù)來測量溫度。因為 DS18B20 的工作電流高達(dá) 1mA， 5K 的上拉電阻將使 I/O 線沒有足夠的驅(qū)動能力。寄生電源的優(yōu)點是雙重的： 1）利用此引腳，遠(yuǎn)程溫度檢測無需本地電源； 2）缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。 2. 寄生電源 (parasite power) 圖 31 示出寄生電源電路。對這些寄存器的讀訪問通過高速暫第三章 設(shè)計原理 11