【正文】 字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；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。因此我們最終選擇數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為我們溫度探測電路中的器件。 圖22 DS18B20的管腳排列圖DS18B20特征：（1） 獨(dú)特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通信。（3） 簡單的多點(diǎn)分布式測溫應(yīng)用。（5） 可通過數(shù)據(jù)線供電。（7） 在10～+85℃范圍內(nèi)精確度為177。（8） 溫度計分辨率可以被使用者選擇為9～12位。（10）用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置。（12）與DS1822兼容的軟件。DS18B20既可寄生供電也可由外部5V電源供電。 DS18B20工作原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖23所示，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。低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時振蕩器的脈沖無法圖24 DS18B20溫度值格式通過門電路。溫度數(shù)據(jù)存儲在一個16位的擴(kuò)展符號中的兩個補(bǔ)充數(shù)目的溫度寄存器中（見圖24）。如果DS18B20的精度設(shè)為12位，則所有溫度寄存器中的位將包含有效的數(shù)據(jù)。對于10位的精度，位1和位0沒有定義。表21給出了數(shù)字輸出的數(shù)據(jù)和對應(yīng)12位精度轉(zhuǎn)換時讀得的溫度值。C0000 0111 1101 000007D0h+85176。C0000 0001 1001 00010191h+176。C0000 0000 0000 10000008h0176。C1111 1111 1111 1000FFF8h176。C1111 1110 0110 1111FE6Fh55176。標(biāo)志位（S）指出溫度值的正負(fù)：正數(shù)S=0，負(fù)數(shù)S=1。當(dāng)TH和TL為8位寄存器時，4位溫度寄存器中的11個位用來和TH、TL進(jìn)行比較。每進(jìn)行一個次測溫就對這個標(biāo)識進(jìn)行一次更新；因此，如果報警條件不成立了，在下一次溫度轉(zhuǎn)換后報警標(biāo)識將被移去（如圖25所示）。探測器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，在圖26中，該I/O口對DS18B20進(jìn)行控制并取得溫度值。系統(tǒng)中，DS18B20一直會不停的工作，對于溫度的報警，要等待DS18B20將數(shù)據(jù)全部傳到CPU中，并對CPU中設(shè)定的值進(jìn)行比較后，才能做出是否報警的處理。濕度探測電路原理圖如圖27所示。由于它是線性的頻率輸出濕度檢測模塊，因此可以直接與微處理器相接。（2）快速響應(yīng)時間。（4）不受水浸影響。 HTF3223參數(shù)HTF3223是一款電容式相對濕度采集模塊，它以頻率的形式輸出數(shù)據(jù)。表22 最大額定值表參數(shù)符號參數(shù)值單位儲存溫度Tstg40—85℃存儲濕度范圍RHstg0—100%RH供電電壓Vs7Vdc濕度范圍RH0—99%RH溫度范圍Ta30—80℃特征參數(shù)如表23所示。表24 頻率與濕度關(guān)系表RH（%）05101520253035404550f(Hz)956094709380929091909110902089308840RH(%)556065707580859095100F(Hz)875086608570848083908300821081208030由表24可知，頻率與濕度呈線性關(guān)系，且濕度越大對應(yīng)的頻率越小。圖 28 濕度探測電路3 報警系統(tǒng)電路設(shè)計3. 1 自動報警電路設(shè)計用戶端自動報警電路是整個報警系統(tǒng)的重中之中，自動報警電路如圖31所示，它是由電源模塊、LCD顯示模塊和報警電路模塊組成。這是因?yàn)锳T89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL8051系列單片機(jī)完全兼容的8位微控制器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。并且對于AT89C51我們比較熟悉，使用起來比較熟練。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保持RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。圖32 AT89C51引腳圖 微處理器電路的連接微處理器電路硬件設(shè)計見圖33所示。它接的是AT89C51的XTAL1和XTAL2兩個端口，XTAL1和XTAL2分別是振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端和振蕩器反相放大器的輸出端。、它們警情數(shù)據(jù)送入CPU，因此在系統(tǒng)中是AT89C51的輸入端。圖33 微處理器電路硬件連接圖REST是接單片機(jī)復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖34所示，它是對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，在設(shè)計中我們使用的是按鍵復(fù)位。當(dāng)按下開關(guān)時，RST端口接通+5V的電源，電壓會上升到與電源相同的電位。圖34 開關(guān)復(fù)位電路 報警提示電路設(shè)計對于報警提示功能的實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)在設(shè)計上使用蜂鳴器，當(dāng)災(zāi)情發(fā)生時，蜂鳴器會發(fā)出聲音向人們進(jìn)行提示。這樣不但簡短了開發(fā)周期，同時也節(jié)約了成本。其中采用3極管放大信號，目的是為了增加蜂鳴器的響度。也就是說，蜂鳴器發(fā)出聲音，實(shí)行報警。當(dāng)正常時LCD顯示當(dāng)前溫濕度，事件發(fā)生時可通過LCD顯示查看報警類型。常見的LCD有TN(Twist Nematic)、STN、TFT(Tin Film Transistor)等。 LCD顯示電路器件的選擇顯示電路在該設(shè)計中占有比較重要的地位。目前，在日常應(yīng)用中，常用的顯示有：LED顯示和LCD顯示。（1）LED顯示的硬件電路設(shè)計簡單、價格便宜，缺點(diǎn)是顯示消耗的電流較高，體積大，在低功耗手持式儀器中很少使用。在我們的設(shè)計課題中，要求顯示災(zāi)情的類型，因此我們將選用LCD顯示。LCD1602是常見的1602B字符型LCD模塊，它的資料比較好找，學(xué)起來比較容易。表31說明了LCD1602的引腳功能。在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型，當(dāng)玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn)，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色（如圖36左所示）；當(dāng)玻璃基板加入電場時，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色（如圖36右所示）。圖36 液晶顯示原理圖 LCD1602顯示電路的連接本系統(tǒng)的LCD1602硬件連接圖如圖37所示。LCD的7引腳～～，用于數(shù)據(jù)的傳送，7引腳～14引腳為8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。RS為MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。R/W為讀寫控制端。E為LCD模塊使能信號控制端。第三引腳VL為LCD對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0～5V。LCD1602芯片電路的連接比較簡單，它主要是對軟件的設(shè)計。USB是英文Universal Serial BUS的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。USB支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點(diǎn)，所以USB接口已經(jīng)成為MP3的最主要的接口方式。本報警系統(tǒng)配有USB接口用于給單片機(jī)和液晶顯示模塊提供+5V工作電壓。因?yàn)楸緢缶到y(tǒng)只是使用USB供電，所以只使用1腳和4腳，2腳和3腳懸空，5腳和6腳接地。在使用USB端口供電時，通常使用PC機(jī)的后置USB接口。 電話報警電路為了更好地實(shí)現(xiàn)和完善本系統(tǒng)的功能，本人將電話報警部分作為擴(kuò)展內(nèi)容加入系統(tǒng)之中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)電話報警功能，本系統(tǒng)將可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離報警，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能和實(shí)用性。可用于尋呼系統(tǒng)、交換機(jī)系統(tǒng)和移動通信、轉(zhuǎn)帳卡系統(tǒng)、互接撥號器、數(shù)字通信和計算機(jī)等領(lǐng)域。(2)高速Intel微處理器接口。(4)可調(diào)整保護(hù)時間。MT8888引腳排列如圖39所示。在該引腳與IN引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益；Vref為基準(zhǔn)電壓輸出端。 MHz晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器；若由外部電路提供時鐘，則OSC2引腳開路；TONE為DTMF信號輸出端，也可通過編程設(shè)置為單音輸出；WR為微處理器寫輸入端，低電平有效，與TTL電平兼容；CS為片選信圖39 MT8888引腳圖號輸入端，低電平有效。在中斷模式下，當(dāng)一個有效DTMF信號突發(fā)發(fā)送或接收時，輸出低電平信號。輸入需發(fā)送的DTMF編碼或輸出譯碼的DTMF信號數(shù)據(jù)。若電路檢測到一種有效的單音對時，Est為高電平；若信號丟失，則Est返回低電平；St/ GT為控制輸入/時間監(jiān)測輸出。若St電壓低于VTSt，則電路不接收一新單音對，GT輸出的作用是設(shè)置外部時間監(jiān)測常數(shù)；VDD為芯片電源正端，典型值為+5V。接收部分與DTMF 接收器件MT8870類似，發(fā)送部分包括行、列計數(shù)器和D/A變換器，另外增加了一些控制寄存器和接口、數(shù)據(jù)總線緩沖器，很容易實(shí)現(xiàn)與微處理器的直接接口。它共有5 個不同作用的寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)、接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)、狀態(tài)寄存器(SR)、控制寄存器A(CRA)和控制寄存器B(CRB)，其控制關(guān)系如表32所示。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR控制可編程行、列計數(shù)器、D/A變換器，合成需要發(fā)送的DTMF信號。(2)呼叫處理(CALL)模式：電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號音，只要信號的頻率落在320Hz510Hz范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出。若無信號濾出，則IRQ/CP端始終保持低電平。1ms；在CALL模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為102177?！　?4)單/雙音(S/D)產(chǎn)生模式：電路可產(chǎn)生單音或DTMF信號(由CRB控制)，用于測試和監(jiān)測。　　(6)中斷模式：此模式下若選擇DTMF狀態(tài)，當(dāng)DTMF信號被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)(突發(fā)模式下)時，則IRQ/CP端下接至低電平。MT8888可與Intel微處理器直接接口，MT8888與AT89C51的接口電路原理圖如圖310所示。4 報警系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試 系統(tǒng)電路調(diào)試在電路板做好后接通電源之前，要對電路板進(jìn)行認(rèn)真的檢查與調(diào)試其步驟如下：（1）檢查原理圖是否正確。經(jīng)檢查，電路板與原理圖一致，無斷線、無短路、無極性錯誤?？赡芤?yàn)樵骷４婊蜻\(yùn)輸不當(dāng)造成元器件損壞，還有就是可能由于操作失誤造成損壞或安裝錯誤造成器件燒壞。我及時將Q1焊接牢固并替換溫度傳感器DS18B20。因?yàn)楸菊n題電路要求電壓為5V直流電壓，故輸入電壓不能過小或過大，接入電源后，屬于正常電壓。系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)下，、當(dāng)溫濕度過高或過低時，蜂鳴器報警，蜂鳴器報警。調(diào)節(jié)滑動變阻器，它的亮度會發(fā)生變化，當(dāng)