【正文】 收頻率的范圍很廣泛具體的是 ~12MHz。當這個內(nèi)部反相器和外部的元件電路構(gòu)建成如圖 310 所示的 Pierce 振蕩器。 10）pF。因為單片機內(nèi)部的帶時間規(guī)律的高低電平電路的信號流 入為一個二分頻觸發(fā)器，所太陽能熱水器控制器設(shè)計 12 以單片機對與外部的 Pierce 振蕩電路所輸出高低電平的占空比沒有比較特別的要求，但是所要保證的就是輸出高低電平的占空比最大的原則。 圖 單片機晶振電路 AT89C51 單片機的復(fù)位電路 本文中的單片機采用了外接的復(fù)位電路。當電路中通電時， Vcc向電路中的電容充電，使得電流進入RST引腳。當電容的容量越大，則給電容充電的時間就越久。一定要讓 RST管腳上的電壓恒定在觸發(fā)器的觸發(fā)邊緣電壓之上很長的時間，以可以使得復(fù)位按鍵操作是起到作用。例如電源給電 容充電的時間最多小于 1ms，而振蕩器的啟動振蕩時間小于 10ms，所以只需要選擇 10uf的電容就可以滿足按鍵復(fù)位的要求。此時特殊功能寄存器的內(nèi)部情況就是一個確定的值。這說明程序又從 0000H 初始地址單元開始運行。 P0 至 P3=FFH，說明已經(jīng)往各個端口中寫入“ 1”。當IE=0**00000B，說明中斷總開關(guān)關(guān)閉，各個中斷的使能失效。 單片機復(fù)位電路如圖 所 示。 DS18B20數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比較具有以下優(yōu)點： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器可以直接將被測的溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供單片機處理，而不需要外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器， DS18B20 數(shù)字溫度傳感器具有連線簡單、小型化、功耗低、性 能較高、抗干擾能力較強、精度較高等一系列優(yōu)點。 目前已在市場上普及，被眾多的領(lǐng)域廣泛的運用，如鍋爐溫控、糧庫溫控、冷庫溫控、工業(yè)現(xiàn)場溫度監(jiān)控、儀器儀表溫度監(jiān)控、農(nóng)業(yè)大棚溫度監(jiān)控等?？梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用場合而隨意的改變其外觀形太陽能熱水器控制器設(shè)計 14 式。具有耐磨損、耐碰撞，體積小，使用方便，封裝形式多樣化等優(yōu)點，也可以應(yīng)用于各類狹小空間的設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 G N DD QV D D+ 5 V+ 5 V1 w a r e4 . 7 K321D S 1 8 B 2 0 圖 DS18B20 原理圖 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器的技術(shù)性能如下所示： （ 1wire），與單片機連接只需一個引腳，既可以當數(shù)據(jù)線又可以當電源線，且可以實現(xiàn)雙向通訊。 ，其電壓范圍為： +3V～ +。 9～ 12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 ，處理器可以通過識別 DS18B20 芯片上的產(chǎn)品序列號從而可以實現(xiàn)在單總線上多處掛接，實現(xiàn)多點測溫。 ，經(jīng)濟適用 15 DS18B20 接線方法 S18B20 是市場上常用的溫度傳感器，具有體積小，經(jīng)濟實用，抗干擾能力強，精度高，種類多樣化等一系列的 特點。 DS18B20 的存儲器有兩類分別高速暫存器 RAM、可電擦除 EEPRAM，其中可電擦除 RAM 又包含 TH 溫度觸發(fā)器和 TL 溫度觸發(fā)器兩類，外加一個配置寄存器。 DS18B20 溫度計在接線時應(yīng)注意，操作者面對著扁平的那一面時，左邊為負極性右邊為正極 性，一旦接反時器件就會立刻發(fā)熱。 單總線（ 1wire）支持一主多從的結(jié)構(gòu)模式，硬件上需要外接上拉電阻。 單線（ 1wire）技術(shù) 現(xiàn)在市場上常用的控制器和外部設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的串行總線主要有有 I2C 總線、SPI 總線等，其中， I2C 總線采用的 是兩線同步串行的方式，包括一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線，而 SPI 總線采用的是三線同步串行的方式，其中包括一根時鐘線、一根信號輸入線和一根數(shù)據(jù)出線。浪費了微處理器的 I/O 端口，且容易接錯影響工作進度，如今美國達拉斯半導(dǎo)體公司在原有總線的基礎(chǔ)上推出了一款特有的單總線技術(shù)，即 1wire 技術(shù)。該技術(shù)與上述總線不同，它采用單根信號線，即可以傳輸時鐘 ，又可以雙向傳輸數(shù)據(jù)信號，彌補了之前所用的總線的一些不足，具有連接線路簡單、硬件開銷減少少、成本經(jīng)濟低廉、便于擴展的一些優(yōu)點。 單主機控制系統(tǒng)適用于單線技術(shù)（ 1wire），由于單主機可以控制一個或多個從機設(shè)備工作。主機或者從機可以通過一個三態(tài)端口連到總線，可以允許設(shè)備在不傳送數(shù)據(jù)時夠釋出總線，供其他需要的設(shè)備使用。就可以將總線釋放。它們必須嚴格的執(zhí)行主從結(jié)構(gòu)，因為只有一根通信線。如果出現(xiàn)命令序列混亂的情況，單線器件將無法響應(yīng)主機。單線（ 1wire）協(xié)議由以下幾類信號組成：復(fù)位脈沖信號、應(yīng)答脈沖信號、寫 0信號、寫 1信號 、讀 0 信號和讀 1 信號。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 溫度計的測溫原理是，它產(chǎn)生具有一定頻率的脈沖信號，然后由減法計數(shù)器 1 接收該信號，隨著溫度的變化具有高溫度系數(shù)的晶體振蕩器會改變其振蕩頻率，減法計數(shù)器 2 將接收由高溫晶振所產(chǎn)生的頻率信號，作為它的脈沖輸入。計數(shù)門的開啟時間取決于高溫度系數(shù)振蕩器發(fā)出的信號，每 次開始測溫前，首先要將 55℃所對應(yīng)的溫度值基數(shù)分別送給減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器， 55℃所對應(yīng)的一個溫度基數(shù)值被預(yù)置在減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中。 17 預(yù) 置斜 率 累 加 器低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩器減 法 計 數(shù) 器 2 減 到 0溫 度 寄 存 器預(yù) 置計 數(shù) 比 較 器減 法 計 數(shù) 器 1減 到 0停 止增 加設(shè) 置 / 清 除最 低 有 效位 內(nèi)部測溫原理框圖 DS18B20 指令集 a DS18B20 發(fā)送一條 ROM指令： 讀 ROM指令（ 33H）：通過此項命令可以得到 ROM 中得 8位系列產(chǎn)品代碼值、 48位產(chǎn)品得序列號和 8位的 CRC 碼。這項指令也能用于一片 DS18B20 單獨在線時的情況。對于使用了多片 DS18B20 溫度計，這項指令可能會引起數(shù)據(jù)的沖突，使測溫出現(xiàn)故障。 （ ECH）：此項指令的操作過程和查詢指令雷同，但是如果之前一次測量的溫度值達到了已經(jīng)設(shè)定的報警極限時，此項指令才會被 DS18B20 溫度計響應(yīng)。把這三個字節(jié)寫完時才能發(fā)出復(fù)位信號。 太陽能熱水器控制器設(shè)計 18 （ 48H）：此項指令可以把高速緩存器中第 2～ 4 字節(jié)轉(zhuǎn)存到 DS18B20 的可擦除存儲器（ EEPROM）中。 （ 44H）： DS18B20 溫度計收到此項指令后會立即進行溫度的轉(zhuǎn)換，而不需要用其他的數(shù)據(jù)。如果主機在此項命令發(fā)出之后讀總線，如果讀到的結(jié)果為 0，則表示總線忙，反之表示回調(diào)過程結(jié)束。 DS18B20 的注意事項 DS18B20 測溫傳感器雖然具備有系統(tǒng)簡單、測量精度高、連接線方便、占用端口線少等一些優(yōu)點，但是在我們實際應(yīng)用過程中也應(yīng)該要注意以下的幾個方面的問題： DS18B20 測溫傳感器復(fù)位，在復(fù)位操作成功以后再送出一條 ROM指令，最后才送出 RAM 指令，只有這樣才可以完成對 DS18B20 測溫傳感器預(yù)定的操作過程。 ，寫 0時，單總線需要被拉低至少 60μ s 左右的時間，在進行寫 1時，在 15μ s的時間內(nèi)就得釋放出總線。 DS18B20 測溫傳感器的硬件比較簡單，那么就會需要相對繁瑣一些的軟件程序來進行輔助。如果軟件系統(tǒng)中使用 PL/M、 C等一些高級語言進行編程時，那么對 DS18B20 測溫傳感器的操作部分最好使用匯編語言進行編程。假如單總線上所掛的 DS18B20 芯片的數(shù)量超過 8個時，就會給控制器的總線驅(qū)動方面帶來影響，多地點測溫系統(tǒng)中需要注意這點。在試驗過程中，當使用 普通信號電纜傳輸時，當電纜的長度超過 50m 后，讀取的測溫數(shù)據(jù)會出現(xiàn)錯誤錯誤。造成這種情況的原因主要是由總線中分布的電容使信號波形產(chǎn)生畸變。緊接著 還會讓總線成為高電平，并在對之后的 480us 這一段時間內(nèi)對總線開始電平檢測，若單片機發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)低電平時就說明在總線上掛接有原器件，并且掛接在總線上的器件作出了回應(yīng)，證明一切正常。需要作出調(diào)整。在系統(tǒng)剛剛上電啟動時，DS18B20 就會一直主動檢測在總線上是不是有 480960us 的低電平出現(xiàn)。 寫操作 太陽能熱水器控制器設(shè)計 20 控 制 器 寫 “ 0 ” 時 間 隙G N DV C C控 制 器 寫 “ 1 ” 時 間 隙6 0 u s T x ” 0 ” 1 2 0 u s1 u s T r eD S 1 8 B 2 0 采 樣 M I N T Y P M A XD S 1 8 B 2 0 采 樣M I N T Y P M A X1 5 u s1 5 u s1 5 u s 1 5 u s3 0 u s3 0 u s 圖 寫操作圖 DS18B20 的寫周期一般為 60us，最大也不會多于 120us。如果單片機打算寫入“ 0”，就必須要保持總線低電平 60us 一直等到寫周期完了之后就可以將總線寫成高電平。讀操作 控 制 器 寫 “ 0 ” 時 間 隙V C C控 制 器 寫 “ 1 ” 時 間 隙6 0 u s T x ” 0 ” 1 2 0 u s1 u s T r e1 5 u s1 5 u s1 5 u s3 0 u s控 制 器 采 樣 1 u s控 制 器 采 樣 讀操作圖 有很多種溫度傳感器 ： 如熱電阻、熱電偶、 PN 結(jié) ， 半導(dǎo)體溫度傳感器等等。信息 經(jīng) 過 DS18B20 21 單接口或發(fā)送 到 DS18B20， 因此從主機 CPU 到 DS18B20 僅需 一條線連接 ， 且 和DS18B20 電源可以提供的電纜本身 (相對于外部電源 ,切換時間 )將延長 。 DS18B20 和單片機接口非常簡單 ， 主要有三線制模式和寄生電源模式。通過溫度傳感器 DS18B20 采集的實時溫度控制對象 ， 提供給 51 單片機 口作為數(shù)據(jù)輸入。此時應(yīng)注意 這三端 VDD， DQ、 接地三線焊接牢固。 水位檢測裝置選擇 水位檢測技術(shù)的類型有很多 ， 如雷達液位傳感器、超聲波液位傳感器 、 電子液位傳感器、液壓液面?zhèn)鞲衅鞯取? 內(nèi)部電阻式水位傳感器結(jié)構(gòu)非常簡單 ,電阻串聯(lián)后 ， 和系列的特征點 ， 在水的位置有區(qū)別 ， 探針放在低水位 ， 水不超過這個職位時 ， 由于水的導(dǎo)電性 ， 使探針和底部的水位探針連接 ， 導(dǎo)致電路傳導(dǎo)。用水電阻式水位傳感器可以節(jié)省成本和降低了復(fù)雜性 ，也便于時間變化量。 水位檢測電路 考慮到系統(tǒng)的本錢 , 設(shè)計中 用于分段式液位檢測的設(shè)計。微控制器 依 據(jù)水位檢測電路、自動加水裝置設(shè)定的水位。 圖 水位檢測電路 接口電路設(shè)計 當需要上水 ， 單片機 發(fā)出 低水 電 平 經(jīng)過驅(qū)動和放大處理 ， 使繼電器 處于通路狀態(tài)， 點亮 LED 二極管 ， 開關(guān)導(dǎo)通 ， 接近 220 v 電壓電磁閥。當 繼電器為 高電平時 ， 電磁閥不工作 停 止 上 水。 驅(qū)動 芯片 ULN2021 介紹 驅(qū)動芯很多，本次設(shè)計用的是 ULN2021 驅(qū)動芯片， ULN2021 具有很好的帶負載的能力，能承受很高的電壓和應(yīng)許通過的電流也很大。驅(qū)動芯片 ULN2021 的每一個達林頓管都是在三極管的基極串聯(lián)一個 的電阻，在工作的時候，給芯片提供 5V電壓，它能與 TTL 門電路和 COMS 電路組合，能很好的處理單片機送來緩存的數(shù)據(jù)。它具有驅(qū)動能力強、運行穩(wěn)定、價格便宜等特 點。 表 ULN2021 的引腳功能 引腳標號 引腳功能 1~7 驅(qū)動芯片的輸出。 9 該腳是內(nèi)部 7 個續(xù)流二極管負極的公共端，各二極管的正極分別接各達林頓管的集電極。如果該腳接地 ,實際上就 是達林頓管的集電極對地接通。但直流電動機的控制需要整流、速度調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)電路較為復(fù)雜，成本高，運行出現(xiàn)麻煩維修麻煩。繼電器具有反應(yīng)快、工作穩(wěn)定、利用時間長等特點。繼電器具有小電流弱電壓控制大電流高電壓的能力。 繼電器驅(qū)動 因為 單片機輸出電壓不 夠 驅(qū)動繼電器工作 ，達林頓管 ULN2803 是 高電壓大電流晶體管顯示器 ， 特別適用于低數(shù)字邏輯電路和高電流 /電壓要求 ， ULN2803 開太陽能熱水器控制器設(shè)計 24 車時接收感應(yīng)設(shè)備的負載 ， 可以消除反向感應(yīng)電壓脈沖電壓是負的 ， 可以將 內(nèi)部電壓 進行 保護。 8255 是英特爾公司生產(chǎn)的可編程并行 I / O 接口芯片 ， 有三個 8 位并行 I / O端口。它的各種性能可以選擇的軟件接口 ， 使用靈活 、 通用性強。 8255 鏈接作為主機和外圍芯片 ， 需要提供 3 總線接口連接到主機、數(shù)據(jù)線 、地址線 、 控制總線接口。 8255 芯片的特點是 : (1) 規(guī)模集成電路芯片的并行輸入 /輸出 ， 多功能 I / O 設(shè)備 ， 可以作為 CPU總線接口和外圍電路。一組可以設(shè)置為基本的 I / O 端口 ，閃點 (STROBE)的 I / O 控制類型 ， 雙向 I / O 三種模式 ， B 組只能設(shè)置為基本的 I / O 或閃點類型 I / O 兩種模式 ， 和操作模式完全取決于控制字的控制寄存器。 方案二： LCD 液晶顯示 1602 液晶顯示屏（ LCD）是利用點 陣來實現(xiàn)字母