【正文】 小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖37中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量?！嫠鶎?duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在℃減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖37 DS18B20的測(cè)溫原理圖因?yàn)镈S18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換計(jì)算方法舉例：例1：當(dāng)DS18B20采集到+125℃的實(shí)際溫度后，輸出為07D0H溫度用T表示，則： T=07D0H=2000=125℃ （21） 例2：當(dāng)DS18B20采集到55℃的實(shí)際溫度后，輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)據(jù)位取反加1得370H（符號(hào)位不變，也不作為計(jì)算），實(shí)際溫度用Ts表示，則：絕對(duì)濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量，其表示為 （33） 式中： ――被測(cè)空氣中水汽的質(zhì)量（g，mg）； V――被測(cè)空氣的體積（3m）。相對(duì)濕度是氣體的絕對(duì)濕度與同一溫度下，水蒸汽已達(dá)到飽和的氣體的絕對(duì)濕度（pw）之比，常用%RH來表示。 （34) 式中：Pv――待測(cè)氣體的水汽分壓；2. 濕度傳感器HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)濕度傳感器的電容元件，它有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：；2)長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕3. HS1101的相對(duì)濕度在0%～100%RH范圍內(nèi)，電容量由162pF變到200pF，它的誤差小于2%RH，℃。HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中與電容器件等效，它的電容值隨著所測(cè)空氣濕度增大而增大。NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。3）其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。NE555引腳圖如圖39所示。5. NE555的引腳介紹Pin 1 (接地)：地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。周期的結(jié)束輸出回到0伏左右的低電位。Pin 4 (重置) ：一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。Pin 5 (控制)：這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。Pin 6 (重置鎖定)：Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。Pin 7 (放電)：這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。供應(yīng)電壓的范圍是+(最小值)至+16伏特(最大值)。NE555電路功能的簡(jiǎn)單概括為：當(dāng)6端和2端同時(shí)輸入為“1”時(shí)，3端輸出為“0”；當(dāng)6端和2端同時(shí)輸入為“0”時(shí)，3端輸出為“1”。圖310 SH1101與NE555連接圖頻率輸出的555測(cè)量振蕩電路如圖212所示。7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì)C的放電回路，并將引腳6端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個(gè)典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源（Vs）通過R14，R24向C充電，經(jīng)T充電時(shí)間后，Uc達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R24放電，經(jīng)T放電時(shí)間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平。其中，充電放電時(shí)間為 T充電=C(R24+R14)ln2 （35） T放電=C24表32 空氣濕度與電壓頻率的典型值濕度(％RH)頻率(Hz)濕度(％RH)頻率(Hz)073516066001072447064682071008063303069769061864068531006033506728 在單片機(jī)應(yīng)用中，特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常常需要把外界連續(xù)變化的物理量（如濕度、濕度、壓力、流量），變成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行加工處理。本系統(tǒng)采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51 單片機(jī)直接相連。ADC0809具有8路模擬量輸入，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出8位二進(jìn)制數(shù)字量。2.它由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。地址輸入和控制線：4條。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字量輸出及控制線：11 條。當(dāng)ST 上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下降沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。當(dāng)EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。圖311 ADC0809引腳圖3 . ADC0809應(yīng)用說明1）ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51 單片機(jī)直接相連。3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A、B、C 端口上。5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號(hào)來判斷。4. 測(cè)濕電路與單片機(jī)連接ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由單片機(jī)的ALE提供。、WR來控制模擬輸入通常地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。圖312 ADC0809與單片機(jī)的連接圖 煙霧檢測(cè)電路1. MQ2傳感器介紹本設(shè)計(jì)采用了MQ2型天然氣傳感器，該傳感器能夠檢測(cè)出多種可燃?xì)怏w，是一個(gè)多應(yīng)用的、低成本的氣體傳感器，其使用了低導(dǎo)電率的氣敏材料——二氧化錫。MQ2在較寬的范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，隨著空氣中可燃?xì)怏w濃度的不斷地增加，傳感器的電導(dǎo)率也隨之不斷增大。其工作電壓也是+5V，可以采用單片機(jī)的電源即可[1819]。圖313 MQ2的引腳圖3. MQ2的特點(diǎn)MQ2具有廣泛的探測(cè)范圍高靈敏度，快速響應(yīng)恢復(fù)優(yōu)異的穩(wěn)定性，壽命長(zhǎng)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。圖314 MQ2的電路連接圖4. MQ2內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖315所示，由微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供必要的工作條件。圖315 MQ2的結(jié)構(gòu)和外形圖1. 熱釋電原理熱釋電主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為21mm的探測(cè)元件。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10μm，~20μm范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。2. 熱釋電結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。3. 熱釋電優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。缺點(diǎn)：1)容易受各種熱源、光源干擾。3)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。該傳感器翻用熱釋電材料極化隨溫度變化的特殊探測(cè)紅外輻射，并采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。使用時(shí)，一般在2腳與3腳之間加47kΩ的源極電阻。LMV324功耗是比同類產(chǎn)品低120μA；在5V時(shí)，其典型工作電流為100μA。LMV324的引腳和NS、TI和Maxim的LMV3XX系列兼容，因此可直接替換。圖317 基本的放大電路 紅外探測(cè)信號(hào)輸入部分由紅外線傳感器、信號(hào)放大電路、電壓比較器、數(shù)字信號(hào)輸入電路組成。如圖320所示，U1B是電壓比較器，二級(jí)放大信號(hào)OUT2由運(yùn)放芯片U1B中5腳輸入，RRRD1組成基準(zhǔn)電壓電路，輸入信號(hào)與反向輸入端基準(zhǔn)電壓比較，一旦有盜賊闖入監(jiān)控的范圍內(nèi)，熱釋紅外線傳感器監(jiān)測(cè)到信號(hào)后，發(fā)出一個(gè)微弱的交變信號(hào)，經(jīng)兩級(jí)交流放大后，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，此時(shí)，經(jīng)過放大的信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓。圖318中，R1是源極電阻，其阻值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；產(chǎn)生的微弱信號(hào)由S9014進(jìn)行放大。R3給S9014提供靜態(tài)基極電壓。（如圖31圖31圖3圖321所示）圖318 第一級(jí)放大電路圖 319 第二級(jí)放大電路圖 320 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路在圖321中，用三極管S9013把OUT3的信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的入口電平信號(hào)。這樣，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，J2引腳輸出低電平，將給單片機(jī)一個(gè)低電平，而這樣一個(gè)低電平信號(hào)將使單片機(jī)退出低功耗狀態(tài)，同時(shí)喚醒整個(gè)電路；而沒有報(bào)警時(shí)，將輸出持續(xù)的高電平。圖322 熱釋電感應(yīng)電路圖本環(huán)節(jié)選用電暖風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)控制整個(gè)糧庫(kù)溫度，使糧庫(kù)溫度處于恒定值。被控對(duì)象是強(qiáng)電設(shè)備，負(fù)載功率較大，所以用光電晶體管和固態(tài)繼電器進(jìn)行開關(guān)量的控制，以便用低電壓、小電流來控制高電壓、大電流的暖風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、電風(fēng)扇。本系統(tǒng)選擇的風(fēng)扇的各項(xiàng)參數(shù)如表33所示。如表34 暖風(fēng)機(jī)參數(shù)型號(hào)NTD10型風(fēng)量10000m179。表35 冷風(fēng)機(jī)參數(shù)型號(hào)LN800A入口溫度≦60℃額定電壓380V環(huán)境溫度≦40℃額定功率20kW壓力露點(diǎn)210℃工作壓力 MPa空氣出入口徑DN150空氣處理量80 N/min外形尺寸 m圖323 暖風(fēng)機(jī)控制電路1. 光耦隔離的原理及作用光電隔離是通過光電藕合器實(shí)現(xiàn)的，光電耦合器不但能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞，而且能實(shí)現(xiàn)電氣的隔離。光電隔離元件里面包含兩個(gè)基本元件：光發(fā)射元件（發(fā)光管）和光接收元件（一般采用光敏二極管或光敏三極管），光發(fā)射管通電后能發(fā)出較強(qiáng)的光束，這光束照射到光接收元件時(shí)，其電阻會(huì)急劇下降，利用光接收元件的這個(gè)特性可以用來控制或調(diào)整下一級(jí)（一般為三極管）的導(dǎo)通程度或形狀開關(guān)狀態(tài)，因光電隔離元件中的光發(fā)射元件和光接收元件中間是以光的形式相互聯(lián)系的，在電氣上沒有直接相連，從而達(dá)到了在電氣上的隔離作用（如圖324所示）。它是一種新型的電子開關(guān)器件，它含有大功率的雙向晶閘管，光電藕合，阻容吸收回路和觸發(fā)電路。能夠控制三相電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。開關(guān)速度快無火花干擾和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用JGT系列三相交流固態(tài)繼電器是三刀單擲常開式的結(jié)構(gòu)，并且有三只單相交流固態(tài)繼電器，而且是單一輸入控制端對(duì)三相負(fù)載進(jìn)行開或關(guān)的切換，方便地控制三相交流電機(jī)、加熱器等三相負(fù)載。1） 風(fēng)扇的額定電壓為380V，額定功率為15kW，則風(fēng)扇的額定電流為： （310） ，因?yàn)槭侨齻€(gè)風(fēng)扇并聯(lián)，根據(jù)固態(tài)繼電器的型號(hào)，選擇90A增強(qiáng)型的固態(tài)繼電器TH3Z90D3。3） 壓縮機(jī)的額定電壓為380V，額定功率為2