【正文】 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 26 3. P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下 ,P0 具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻 。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ） 和 時 器 / 計數(shù)器 2 的 觸 發(fā) 輸 入（ ），具體如表 所示 : 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外 部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時， P2 口送出高八位地湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 27 址。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 6. P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，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 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 RST——復(fù)位輸入。 ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 28 將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。如 EA 端為高電平（接Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 傳感器的介紹 傳感器的定義及作用 一、 廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。按照 Gopel 等的說法是： “傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件 ”，而 “傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理 (模擬或數(shù)字 )能力的傳感器 ”。 二、傳感器的作用 ； ； 。 溫 度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由 DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。 (1) DS18B20 的性能特點如下 [9]： 1) 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； 2) 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 3) 無須外部器件； 4) 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～ ； 5) 零待機(jī)功耗； 6) 溫度以 3 位數(shù)字顯示； 7) 用戶可定義報警設(shè)置； 8) 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋 64 位 ROM和單線端口 存儲器和控制邏輯 暫 存 器 溫度傳感器 上限觸發(fā) TH 下限觸發(fā) TL 8 位 CRC 產(chǎn)生器 電源控制 DQ VDD 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 31 放， DS18B20 收到信號后等待 15～ 60 微秒左右后發(fā)出60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。 (1) 初始化時序 響應(yīng)脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機(jī) 最小4 80主機(jī)復(fù)位脈沖最小4 80 US 圖 初始化時序 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時間至少 480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 (2) 寫時序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫1 時序主機(jī)寫0 時序 圖 寫時序 寫時序包括寫 0 時序和寫 1 時序。寫 1 時序，主機(jī)輸出低電平，延時 2us，然后釋放總線，延時 60us。 (3) 讀時序 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1時 序主機(jī)寫0時 序 圖 讀時序 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。每個讀時序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線 1us。主機(jī)輸出低電平延時 2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時 12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時 50us[4]。 三 DS18B20 的測溫原理 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi) ROM 中。程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20進(jìn)行溫度變 換，之后通過匹配 ROM，再逐一地讀回每湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 33 個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃所對應(yīng)的基數(shù) 分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中 ，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對 應(yīng)的一個基數(shù)值。圖 中的斜率累加器用 于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度 值，這就是 DS18B20 的測溫原理。系統(tǒng)對DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 見圖 所示： 圖 DS18B20 測溫流程 初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示 碼 數(shù)碼管顯示 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 34 圖 測溫原理內(nèi)部裝置 濕度傳感器 GHS20E GHS20E 濕度傳感器是一種電阻式傳感元件，具有成本低、互換性好、濕滯小、耐濕高、尺寸小、易運用、電阻信號輸出近似線性等特點。 A/D 轉(zhuǎn)換 TLC549 一． A/D 轉(zhuǎn)換器的特點 TLC549 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 .可與通用微處理器控制器通過 I/O CLOCK CS DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口 .具有 4MHZ 片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟 .硬 件控制電路 .轉(zhuǎn)換時間最長 45500 次/S,TLC549 允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 . 40000 次 /為 40000 次 /S. 總失調(diào)誤差最大為 ? +值為 6MW 采用差分參考電壓高阻輸入 .抗干擾 .可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍。 減法計數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 35 二． TLC549 轉(zhuǎn)換器件簡介 TLC549 的內(nèi)部框圖和引腳名稱如圖 所示 : 圖 TLC549 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 TLC549 均有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘 .該時鐘與 I/O CLOCK是獨立工作的 .無須特殊的速度或相位匹配 其工作時序如圖 所示 ,當(dāng) CS 為高時 .數(shù)據(jù)輸出 .(DATA OUT).端處于高阻狀態(tài) .此時 I/O CLOCK 不起作用 這種 CS 控制作用允許在同時使用多片 TLC549 時 .共用以減少多路 .片 A/D 并用時的 I/O 控制端口 .一組通常的控制時序為 : (1) .將 CS 置低 內(nèi)部電路在測得 163。 下降沿后 .再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后 . 然 后確認(rèn)這一變化 . 最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATA OUT 端上 . (2)前四個 I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 和第 5 個位 ()片上采樣保持電路在第 4 個 I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入 . (3) 接下來的 3 個 I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8（ D D D0）個轉(zhuǎn)換位 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 輸出數(shù)據(jù)寄存器 81數(shù)據(jù)選擇器和驅(qū)動器 控制邏輯和輸出數(shù)據(jù) 內(nèi)部系統(tǒng)時鐘 采樣保持 REF+ REF 3 1 2 ANALOG IN CS175。 在 36 個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期結(jié)束之前 . 實施步驟(1)~~(4),可重新啟動一次新的 A/D 轉(zhuǎn)換 .與此同時 .正在進(jìn)行 的轉(zhuǎn)換終止 .此時的輸出是前一次的結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 溫濕度采集 電路設(shè)計 本設(shè)計采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器，通過溫濕度采集、系統(tǒng)編碼、系統(tǒng)解碼、溫濕度顯示來實現(xiàn)。 溫度濕度傳感器通過自身的工作時序與單片機(jī)進(jìn)行工作對話，前者數(shù)據(jù)采集到后通過自己的時 序?qū)⑿盘柡萋殬I(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 37 傳送給單片機(jī) p1口里的 ~的工作方式對進(jìn)行信號的處理，最后信號有 P0、 P2 口輸出在數(shù)碼管上顯示。 下面是 TLC549 與 AT89S52 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 所示 圖 TLC549 與 AT89S52 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件 顯示電路的設(shè)計 LED 數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個陽極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個陽極相連接的發(fā)光二極管組成。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 LED 的管腳和電路原理 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 38 共陽極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽 極連接在一起，形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的公共端，該公共端接 +5v，在共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該發(fā)光二極管被點亮；而共陰極LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極LED 數(shù)碼顯示器， 8 個數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個發(fā)光二極管的陽極接高電平時，該發(fā)光二極管被點亮。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。由于單片機(jī)本生具有較強的邏輯控制能力，所以采用動態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。采用動態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大簡化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 本設(shè)計的顯示電路采用共陽 LED 四位數(shù)碼管和二湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 39 位數(shù)碼管 ，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動。本設(shè)計中選用壓電式蜂鳴器作為報警器。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。 [9] 設(shè)計要 求定時時間到時要有聲音提醒信號產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來實現(xiàn)