【正文】 平 60us。 DS18B20 在 DQ線變低后的 1560us 的窗口對 DQ 線進(jìn)行采樣，如果為高電平，就寫“ 1”；如果為低電平就寫“ 0”。有 2種類型的寫時(shí)隙：寫“ 1”和寫“ 0”。 首先來看 寫時(shí)隙。其中，出來映帶脈沖之外，均由主機(jī)產(chǎn)生。 DS18B20 要有嚴(yán)格的時(shí)序來保證數(shù)據(jù)的完整性。 在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。 操作命令 一旦總線主機(jī)檢測到應(yīng)答脈沖，便可以發(fā)起 ROM 操作命令。單線期間 DS18B20 檢測到改上升沿后，延時(shí) 1560us，通過拉低總線 60240us 來產(chǎn) 生應(yīng)答脈沖。 DS18B20 的單線協(xié)議和命令 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)的傳輸?shù)恼_性和完整性 主機(jī)操作單線器件 DS18B20 必須遵循下面的順序 . 單線總線上的所有操作均從初始化開始。故主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS18B20 初始化 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 →ROM 操作指令 → 存儲(chǔ)器操作指令→ 數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)各個(gè)口的電壓輸出的都為高電平。使用的具體元件參數(shù)如下表 22 表 型 號 SSR1DDP 輸入?yún)?shù) 控制方式 332DC 輸入電流 大于 5mA 工作指示 / 通斷時(shí)間 ≤ 10ms 可靠關(guān)斷電壓 小于 VDC 輸出參數(shù) 輸出電壓 直流 5110VDC 有高的 200VDC 300VDC 額定工作 電流 . 通態(tài)壓降 ≤ 最小導(dǎo)通電流 50mA 斷態(tài)漏電流 小于 10mA 性能參數(shù) 介質(zhì)耐壓 2500VAC， 1 分鐘 絕緣電壓 ≥2500V 絕緣電阻 ≥100MΩ 工作溫度 — 35～ 75 ℃ 電源頻率 50/60HZ 散熱條件 / 負(fù)載電流安全系數(shù) 阻性負(fù)載取 24倍 ,感性負(fù)載取 35倍 工作壽命 300 萬 500 萬次 重量 18g 外型尺寸 13H 23 6 溫度控制的軟件設(shè)計(jì) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 單片機(jī) AT89S52 輸出 8 個(gè)高低電平信號 每個(gè)數(shù)碼管的 8 個(gè)段分別連接 口上當(dāng)某個(gè)數(shù)碼管的公共端為 “0”時(shí)，那么這個(gè)數(shù)碼管被選中，這時(shí)此數(shù)碼管的哪段為 ”1“則哪段就被點(diǎn)亮初學(xué)者可以利用本實(shí)驗(yàn)板自帶的仿真器功能來單步執(zhí)行，來觀察數(shù)碼管的工作原理，由于 I/O 資源有限，一個(gè) 51 單片機(jī)只有 32 個(gè) I/O 所以只能將 8 個(gè)數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描的方式來顯示，何為動(dòng)態(tài)掃描呢 ？ 動(dòng)態(tài)掃描的連接方式是將 8 個(gè)數(shù)碼管的 8 個(gè)段用相同的 I/O 來控制，即第一 個(gè)數(shù)碼管的 ”a“段由 控制第二個(gè)數(shù)碼 管 的 ”a“段也是由 來控制的而 8個(gè)數(shù)碼管的公共端則是由不同的 I/O 來控制，即第一個(gè)數(shù)碼管的公共端由 控制而第二個(gè)數(shù)碼管的公共端有 控制 動(dòng)態(tài)掃描的控制原理是：將第一個(gè)數(shù)碼管要顯示的內(nèi)容顯示出來，然后立刻將第二個(gè)數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來，一次把第 8 個(gè)數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來由于單片機(jī)的工作速度非?？?，所以當(dāng)顯示第 8個(gè)數(shù)碼管的時(shí)候第一個(gè)數(shù)碼管的內(nèi)容還沒有完全消失，這時(shí)立刻重復(fù)上面的過程，就實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼管的 。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷 電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品， (如選接通電壓為 8 V 或 12 V 的產(chǎn)品 )這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈 。 圖 繼電器的選擇上，我們選擇 北京科通繼電器總廠生產(chǎn)的 GX10F 繼電器為例，列出輸入、輸出參數(shù)，詳見表 ，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。而單片機(jī)的管腳不能提供最后高的電壓，這樣就會(huì)導(dǎo)致即使單片機(jī)送出了高電平也無法將繼電器 21 開關(guān)打開。只要通過程序，將我們所要達(dá)到的溫度控制在一個(gè)恒溫狀態(tài)下。相反，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度低于設(shè)置的最低數(shù)值的時(shí)候，這時(shí)單片機(jī)又控制 口產(chǎn)生一個(gè)高電平送給繼電器，使開關(guān)打開從而控制升問裝置進(jìn)行加熱（本系統(tǒng)采用電熱絲進(jìn)行加熱）。設(shè)計(jì)所要達(dá)到的效果就是，我們給單片機(jī)設(shè)置一個(gè)固定的溫度范圍，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度高于我們設(shè)置的最高數(shù)值時(shí)，這時(shí)單片機(jī)指令控制 口產(chǎn)生一個(gè)高電平信號送給固態(tài)繼電器 ，是繼電器的產(chǎn)開開關(guān)閉合，使開關(guān)打開通電。 該電路在原理圖上只有一個(gè)下載口的體現(xiàn)，只要把下載線接到下載口就可以把程序下載到單片機(jī)中了。 圖 7085引腳圖 20 圖 7085電源原理圖 本次用的下載線電路是以一塊 74LS373 芯片為主的電路。其具體的連接電路圖如圖 所示： 19 圖 單片機(jī)電源及下載線電路 7805 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源 ,他的輸出電壓恰好為 5v，剛好是 51 系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，介紹一下他的 3個(gè)引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。如果希望亮度大一些，電阻可減小，最小不要小于 200 歐姆，否則電流太大；如果希望亮度小一些，電阻可增大，增加到多少，主要看亮度情況，以亮度合適為準(zhǔn)，一般來說超過 3K 以上時(shí)，亮度就很弱 了，但是對于超高亮度的 LED，有時(shí)候電阻為 10K時(shí)覺得亮度還能夠用。 COMS 門的可參考 74HC 系列設(shè)計(jì)時(shí)管子的漏電流不可忽略， IO 口實(shí) 際電流在不同電平下也是不同的，上述僅僅是原理，一句話概括為：輸出高電平時(shí)要喂飽后面的輸入口，輸出低電平不要把輸出口喂撐了（否則多余的電流喂給了級聯(lián)的輸入口，高于低電平門限值就不可靠了） 上拉電阻的選擇 我們在此設(shè)計(jì)中原則的是用 P0 口來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示 ,所以我們所通過上述原理。當(dāng)輸出高電平時(shí)，忽略管子的漏電流，兩輸入口需 200uA， 200uA x15K=3V 即上拉電阻壓降為 3V，輸出口可達(dá)到 2V，此阻值為最大阻值，再大就拉不到 2V 了。選上拉電阻時(shí)： 500uA x = 即選大于 時(shí)輸出端能下拉至 以下，此為最小阻值，再小就拉不下來了。下拉電阻的設(shè)定的原則和上拉電阻是一樣的。以上拉電阻為例，上拉電阻和開關(guān)管漏源級之間的電容和下級電路之間的輸入電容會(huì)形成 RC 延遲，電阻越大，延遲越大。以上拉電阻為例，當(dāng)輸出低電平時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，上拉電阻和開關(guān)管導(dǎo)通電阻分壓值應(yīng)確保在零電平門檻之下。 3． 高低電平的設(shè)定。 2． 下級電路的驅(qū)動(dòng)需求。對下拉電阻也有類似道理 對上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定，主要需要考慮以下幾個(gè)因素： 1． 驅(qū)動(dòng)能力與功耗的平衡。 對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。 上拉電阻阻值的選擇原則包括 : 從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大；電阻大，電流小。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。 為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。 圖 數(shù)碼管顯示電路 17 單片機(jī)接口電路 P0 口的上拉電阻原理 當(dāng) TTL 電路驅(qū)動(dòng) COMS 電路時(shí)，如果 TTL 電路輸出的高電平低于 COMS 電路的最低高電平（一般為 ） 這時(shí)就需要在 TTL 的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。 另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級聯(lián)延時(shí)開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極管的損害。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。在輪流顯示過程中，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。 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。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)。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 數(shù)碼管按段數(shù)分 為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “8” 可分為 1 位、 2位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。當(dāng)然作為改進(jìn)我們可以把傳感器與電路板分離，由數(shù)據(jù)線相連進(jìn)行通訊，便于測量多種對 象。 14 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 溫度采集電路 數(shù)據(jù)采集電路如圖 所示 , 由溫度傳感器 DS18B20 采集被控對象的實(shí)時(shí)溫度 ,提供給 AT89S52的 。 (a) (b) 圖 (2)多功能控制電路 圖 為多組輸出電路，當(dāng)輸入為“ 0”時(shí)，三極管 BG 截止， SSR SSRSSR3 的輸入端無輸入電壓，各自的輸出端斷開；當(dāng)輸入為“ 1”時(shí)，三極管 BG導(dǎo)通， SSR SSR SSR3 的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。對于容性負(fù)載引起的浪涌電流可用感性元件抑制，如在電路中引入磁干擾濾波器、扼流 13 圈等，以限制快速上升的峰值電流。 在交流感性負(fù)載上并聯(lián) RC電路或電容，也可抑制加至 SSR 輸出端的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率。另一個(gè)常 用的措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻 (MOV)。通常措施是在繼電器輸出端加裝 RC 吸收回路 (例如： R=150 Ω， C= μ F或 R=39 Ω， C= μF)，它可以有效的抑制加至繼電器的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率 dv/dt。 SSR 由于是全固態(tài)電子元件組成，與 MER 相比，它沒有任何可動(dòng)的機(jī)械部件，工作中也沒有任何機(jī)械動(dòng)作； SSR由電路的工作狀態(tài)變換實(shí)現(xiàn)“通”和“斷”的開關(guān)功能，沒有電接觸點(diǎn)，所以它有一系列 MER 不具備的優(yōu)點(diǎn)，即工作高可靠、長壽命 (有資料表明 SSR 的開關(guān)次數(shù)可達(dá) 108109 次，比一般 MER 的 106 高幾百倍 )；無動(dòng)作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。這使 SSR 在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。 固態(tài)繼電器的特點(diǎn) SSR 成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號 (Vsr)對強(qiáng)電 (輸出端負(fù)載電壓 )的控制。 SSR工 12 作時(shí)應(yīng)盡量把它靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿足負(fù)荷電流的需要。 圖 固態(tài)繼電器的工作原理圖 直流型的 SSR 與交流型的 SSR 相比，無過零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開關(guān)器件一般用大功率開關(guān)三極管，其它工作原理相同。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過零控制電路”。 交流型的 SSR 的工作原理，圖 是它的工作原理框圖，圖 成交流 SSR 的主體，從整體上看， SSR 只有兩個(gè)輸入端 (A和 B)及兩個(gè)輸出端 (C和 D)，是一種四端器件。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 4) 在 DS18B20 測溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命