【正文】 知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。由公式 RX=UX/（U 0/RO）方案二：利用直流電橋平衡原理的方案圖 42 電橋其中 Z1，Z2，為可變電位器，Z3 為已知電阻，Z4 為被測(cè)電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。方案三：利用５５５構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案圖 43　?。担担刀〞r(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過(guò)單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過(guò)公式換算得到電阻值。故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。溫度傳感器是檢測(cè)溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。方案一：在許多應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)并不需要嚴(yán)格測(cè)量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，不適宜用此類傳感器。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片 IC 上，有實(shí)際尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。限制了微機(jī)功能的擴(kuò)展；而且在溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)大范圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號(hào)需長(zhǎng)距離傳輸，信號(hào)容易失真，抗干擾能力差。 方案三：如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問(wèn)題將得到簡(jiǎn)化。 而 DS18B20 是由美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，可以把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。以便不同測(cè)溫點(diǎn)的識(shí)別。符合本設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器。使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸，帶來(lái)了很大的便利。盡管在特定的條件下，使用無(wú)線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無(wú)線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無(wú)線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋等，所以針對(duì)本設(shè)計(jì)，不宜采用此通信方式。這就是迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。RS422 使用差分信號(hào)，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)（共 4 線） ，對(duì)比 RS232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在 RS422 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，EIA 研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度 RS485 總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測(cè)抵達(dá) 200mv 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。下表 為常見(jiàn)的三種串口通信性能比較。9表 常見(jiàn)的三種串口通信性能比較RS232 RS422 RS485功能 全雙工 全雙工 半雙工傳輸方式 單端 差分 差分最大速率 20kbit/s 10kbit/s 10kbit/s最大距離 15m 1200m 1200m抗干擾能力 弱 強(qiáng) 強(qiáng)常用接口芯片 MAX232 MAX422 MAX48510第 5 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)及其他器件的功能介紹及原理、單片機(jī)功能簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 89S51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10123145167189204039837635432310298 27 6 25 4 23 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1020228 17 6 15 4 13 2 1 5/RST P1./ ： 類 似 的 還 有 Philps公 司 的 87LPC64， 20引 腳 X8/75/（ 751） ， 24引 腳 8749（ 2） ， 28引 腳 XC5， 8引 腳 等 等C5/89C1 89C2011在 flash 編程時(shí)，P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低 8 位地址字節(jié)。對(duì) P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ ）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。這一位置“1” ，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。當(dāng)PSENPSENAT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序/AV存儲(chǔ)器讀取指令， 必須接 GND。在 flash A編程期間， 也接收 12 伏 VPP 電壓。XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。震蕩器發(fā)出的脈沖直接送13入內(nèi)部時(shí)鐘電路。CPU 第 9 管腳復(fù)位（RST）功能，本設(shè)計(jì)具有上電復(fù)位功能，主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 溫度傳感器的簡(jiǎn)介、DS18B20 基本知識(shí)DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn)：　?。?） 、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信?！　。?） 、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 C 到＋125 ?！　。?） 、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。、DS18B20 的引腳介紹　TO－92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見(jiàn)圖 1，其引腳功能描述見(jiàn)表 53。開(kāi)漏單總線接口引腳。3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。、DS18B20 的使用方法由于 DS18B20 采用的是 1－Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S51 單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，本設(shè)計(jì)必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。圖 55 DS18B20 的讀時(shí)序?qū)τ?DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。圖 56 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序下面為 DS18B20 的程序流程圖：15開(kāi)始主機(jī)發(fā)送低脈沖釋放總線標(biāo)志位置位初始化完成清除標(biāo)志位等待回應(yīng)圖 57 DS18B20 程序流程圖、本系統(tǒng)所使用的 DS18B20 電路圖 58 DS18B20 電路圖、NE555 簡(jiǎn)介及應(yīng)用、NE555 基本知識(shí)555 時(shí)集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。它有很多優(yōu)異的性能而且用途極廣，它們表現(xiàn)在：第一，定時(shí)精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓范圍寬，從 3V 到 18V，能和數(shù)字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)，指示燈、揚(yáng)聲器，第四，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時(shí)延時(shí)電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、檢測(cè)電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制，測(cè)數(shù)，通信等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過(guò)單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過(guò)公式換算得到電阻值。充電時(shí)間常數(shù)T充=（R4＋Rx）C。為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對(duì)電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之17間充電和放電，從而在輸出端產(chǎn)生一系列的脈沖頻率波形，通過(guò)輸出腳與單片機(jī)連接，將脈沖頻率信號(hào)輸入到單片機(jī)中。 　 　 RS422， 在 RS232 后 推 出 ， 使 用 TLL 差 動(dòng) 電 平 表 示 邏 輯 ， 就 是 兩 根 的 電 壓 差 表示 邏 輯 ， RS422 定 義 為 全 雙 工 的 ， 所 以 最 少 要 4 根 通 信 線 （ 一 般 額 外 地 多 一 根 地 線 ）， 一 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 器 可 以 驅(qū) 動(dòng) 最 多 10 個(gè) 接 收 器 （ 即 接 收 器 為 1/10 單 位 負(fù) 載 ） ， 通 訊 距離 與 通 訊 速 率 有 關(guān) 系 ， 一 般 距 離 短 時(shí) 可 以 使 用 高 速 率 進(jìn) 行 通 信 ， 速 率 低 時(shí) 可 以 進(jìn) 行較 遠(yuǎn) 距 離 通 信 ， 一 般 可 達(dá) 數(shù) 百 上 千 米 。 所 以 現(xiàn) 在 大多 數(shù) 全 雙 工 485 驅(qū) 動(dòng) /接 收 器 對(duì) 都 是 標(biāo) ： RS422/485 的 ， 因 為 全 雙 工 RS485 的 驅(qū) 動(dòng)/接 收 器 對(duì) 一 定 可 以 用 在 RS422 網(wǎng) 絡(luò) 。 接 口 信 號(hào) 電 平 比 RS232C 降 低 了 ， 就 不 易 損 壞接 口 電 路 的 芯 片 ， 且 該 電 平 與 TTL 電 平 兼 容 ， 可 方 便 與 TTL 電 路 連 接 。 在 RS485 通 信 網(wǎng) 絡(luò) 中 一 般 采 用 的 是 主 從 通 信 方 式 ， 即一 個(gè) 主 機(jī) 帶 多 個(gè) 從 機(jī) 。 而 忽 略 了 信 號(hào) 地 的 連 接 ， 這 種 連 接 方法 在 許 多 場(chǎng) 合 是 能 正 常 工 作 的 ， 但 卻 埋 下 了 很 大 的 隱 患 ， 這 有 二 個(gè) 原 因 ： (1)共模 干 擾 問(wèn) 題 ： RS485 接 口 采 用 差 分 方 式 傳 輸 信 號(hào) 方 式 ， 并 不 需 要 相 對(duì) 于 某 個(gè) 參 照點(diǎn) 來(lái) 檢 測(cè) 信 號(hào) ， 系 統(tǒng) 只 需 檢 測(cè) 兩 線 之 間 的 電 位 差 就 可 以 了 。 當(dāng) 網(wǎng) 絡(luò) 線 路 中 共 模 電 壓 超 出 此 范 圍 時(shí) 就 會(huì) 影 響通 信 的 穩(wěn) 定 可 靠 ， 甚 至 損 壞 接 口 。 由 于 PC 機(jī) 默 認(rèn) 的只 帶 有 RS232 接 口 ， 有 兩 種 方 法 可 以 得 到 PC 上 位 機(jī) 的 RS485 電 路 ： （ 1） 通 過(guò)RS232/RS485 轉(zhuǎn) 換 電 路 將 PC 機(jī) 串 口 RS232 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 RS485 信 號(hào) ， 對(duì) 于 情 況 比 較復(fù) 雜 的 工 業(yè) 環(huán) 境 最 好 是 選 用 防 浪 涌 帶 隔 離 珊 的 產(chǎn) 品 。 RS485 的 網(wǎng) 絡(luò) 布 置網(wǎng) 絡(luò) 拓 撲 一 般 采 用 終 端 匹 配 的 總 線 型 結(jié) 構(gòu) ， 不 支 持 環(huán) 形 或 星 形 網(wǎng) 絡(luò) 。 有 些 網(wǎng) 絡(luò) 連 接 盡 管 不 正 確 ， 在 短 距 離 、 低 速 率 仍 可 能 正 常 工 作 ， 但 隨著 通 信 距 離 的 延 長(zhǎng) 或 通 信 速 率 的 提 高 ， 其 不 良 影 響 會(huì) 越 來(lái) 越 嚴(yán) 重 ， 主 要 原 因 是 信 號(hào)在 各 支 路 末 端 反 射 后 與 原 信 號(hào) 疊 加 ， 會(huì) 造 成 信 號(hào) 質(zhì) 量 下 降 。 下 列 幾 種 情 況 易 產(chǎn) 生 這 種不 連 續(xù) 性 ： 總 線 的 不 同 區(qū) 段 采 用 了 不 同 電 纜 ， 或 某 一 段 總 線 上 有 過(guò) 多 收 發(fā) 器 緊 靠在 一 起 安 裝 ， 再 者 是 過(guò) 長(zhǎng) 的 分 支 線 引 出 到 總 線 。 理 論 上 ， 在 每 個(gè) 接 收 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 的中 點(diǎn) 進(jìn) 行 采 樣 時(shí) ， 只 要 反 射 信 號(hào) 在 開(kāi) 始 采 樣 時(shí) 衰 減 到 足 夠 低 就 可 以 不 考 慮 匹 配 。 一 般 終 端 匹 配 采 用 終 端 電 阻 方 法 ， RS485 應(yīng) 在 總 線 電 纜 的 開(kāi) 始 和 末 端 都 并 接 終 端電 阻 。 相 當(dāng) 于 電 纜 特 性 阻 抗 的 電 阻 ， 因 為 大多 數(shù) 雙 絞 線 電 纜 特 性 阻 抗 大 約 在 100～ 120Ω 。 另 外 一種 比 較 省 電 的 匹 配 方 式 是 RC 匹 配 。 但 電 容 C 的 取 值 是 個(gè) 難 點(diǎn) ， 需 要 在 功 耗 和 匹 配 質(zhì) 量 間 進(jìn) 行 折 衷 。 最 近兩 年 一 些 公 司 基 于 部 分 企 業(yè) 信 息 化 的 實(shí) 施 已 完 成 ， 工 廠 中 已 經(jīng) 鋪 設(shè)