【正文】 表 28 溫度和數(shù)字量的關(guān)系 溫 度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制） +1250C 0000 0111 1101 0000B 07D0H +850C 0000 0101 0101 0000B 0550H + 0000 0001 1001 0001B 0191H 表 29 DS18B20 內(nèi)部存儲器 字 節(jié) ROM RAM 0 產(chǎn)品代號（ 28H） 溫度低 8位 1 48位器件序列號 溫度高 8位 2 48位器件序列號 TH 3 48位器件序列號 TL 4 48位器件序列號 配置寄存器 5 48位器件序列號 保留 6 48位器件序列號 保留 7 CRC 保留 8 CRC 表 210 溫度存儲格式與配置寄存器控制字格式 Bite7 Bite6 Bite5 Bite4 Bite3 Bite2 Bite1 Bite0 字節(jié) 0 23 22 21 20 21 22 23 24 字節(jié) 1 S S S S S 26 25 24 字節(jié) 4 0 R1 R0 1 1 1 1 1 溫度報警信號 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 TH， TL 作比較。因此，多只DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)行報警搜索，一旦某測溫點越限，主機利用報警搜索命令，E2PROM TH TL 配置寄存器 DS18B20 ？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 12 即可識別正在報警的器件，并讀出其序列號。在每臺分機上都有一個登記注冊端口， DS18B20 在接入系統(tǒng)前，先接到登記注冊端口，確認(rèn)后， CPU 將 DS18B20的物理位址 (8 個 BYTE)讀出 , 然后存入到 E2PROM 中剛才設(shè)定的邏輯地址上， DS18B20 在E2PROM 中邏輯地址定義見表 211。因此掌握 DS18B20 的通信協(xié)議是使用該器件的關(guān)鍵。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖時隙；寫“ 0”寫“ 1”時隙；讀“ 0”讀“ 1” 時隙。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。在寫時隙期間，主機向 DS18B20 器件寫入數(shù)據(jù)，而在讀時隙期間，主機讀入來自 18B20的數(shù)據(jù)。 （ 2）寫時隙 當(dāng)主機將單總線 DQ 從邏輯高（空閑狀態(tài)）拉為邏輯低時，即啟動一個寫時隙。寫 0和寫 1時隙如圖 28 所示。 寫“ 0”時隙 1 us〈 Trec〈 ∞ 〉 1 us 寫“ 1”時隙 60~120 us VP––––––––––––––––––––––––––––– GND –––– –––––––––––– DS18B20 采樣 DS18B20 采樣 15 us 45 us 15 us 45 us 圖 28 寫“ 0”和寫“ 1”時隙 （ 3）讀時隙 DS18B20 器件僅在主機發(fā)出讀時隙時才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時隙，以便 DS18B20 能夠傳輸數(shù)據(jù)。每個讀時隙都有主機發(fā)起，至A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 P1 P2 P3 L1 L2 L3 D1 D2 D3 D4 X X X X 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 少拉低總線 1us。若發(fā)送“ 0”，則拉低總線當(dāng)發(fā)送“ 0”時， DS18B20 在該時隙結(jié)束后，釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至空閑高電平狀態(tài)。因而主機在讀時隙期間，必須釋放總線，并且在時隙起始后的 15us 之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。 DS18B20 有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時 VDD 接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時間較長。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應(yīng)的完成溫度測量的時間較短。 圖 210 溫度傳感器 DS18B20與單片機的連接 鍵盤與顯示電路 LED 顯示電路設(shè)計 在單片機系統(tǒng)中，發(fā)光二極管 (LED)常常作為重要的顯示手段，它既可以顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，又可以顯示數(shù)字和字符。 LED 顯示器，它是將多個發(fā)光二極管集中在一塊，構(gòu)成阿拉伯?dāng)?shù)字筆畫的形狀。 LED 顯示器的驅(qū)動方法分靜態(tài)和動態(tài)兩種。動態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是連線比靜態(tài)方式大為減少，它是數(shù)碼顯示器常用的一種方式。本設(shè)計采用 74LS164 驅(qū)動 4 位 LED 顯示的動態(tài)掃描驅(qū)動方式。 A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR974L S 164 圖 211 74LS164引腳圖 引腳功能如下： A 與 B— 串行數(shù)據(jù)輸入，每個輸入可以作為另一個輸入的高電平有效輸入，在使用時，兩個輸 入端必須相連，而不同輸入端必須接高電平。 MR/— 清零復(fù)位端，低電平有效。 74LS164 的真值表為表 212示： 表 212 74LS164的真值表 輸入 輸出 MR/ CLK A B QA QB QC QD QE QF QG QH L X X X L L L L L L L L H L X X QA0 QB0 QC0 QD0 QE0 QF0 QG0 QH0 H H H H QAn QBn QCn QDn QEn QFn QGn H L X L QAn QBn QCn QDn QEn QFn QGn H X L L QAn QBn QCn QDn QEn QFn QGn 在使用時將 A、 B并接作為數(shù)據(jù)的串行輸入端 DIO， CLK 作為時鐘端。這種時序符合串行器件特性，即把 74LS164 當(dāng)成一典型串行外設(shè)，用具有串行外設(shè)接口的單片機很簡單地 傳入數(shù)據(jù)，也可以用普通 I/O 口模擬其時序?qū)?shù)據(jù)移入。 74LS164 與 AT89S52 連接 74LS164 與 AT89S52 的連接如圖 212所示，圖中由于 P0 口的驅(qū)動能力有限，在此我們采用二極管來增加其驅(qū)動能力。這樣我們可以發(fā)送第二個數(shù)據(jù)，同樣我們應(yīng)使其對應(yīng)的位碼為低電平且保證其它位為高電平。顯然每次只有一個顯示器顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象我們?nèi)詴杏X所有的顯示器都在同時顯示。 A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR974 L S 16 4ab fcgde8 7 6 5 4 3 2abcdefg1dpdpab fcgdedpab fcgdedpab fcgdedpL19L210L311L412D P Y _7 S E G _D PD S ?vc cR 10R9R8R7R6V C CV C CP 2. 7P 2. 64.7K4.7K4.7K4.7K4.7K4.7K4.7K4.7KR 11R 12R 13Q1Q2Q3Q4P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3 圖 212 顯示電路的連接 鍵盤的設(shè)計 前面設(shè)計的控制面板中帶一個鍵盤，這里的鍵盤我并沒有用專業(yè)的鍵 盤。為提高 CPU 的效率，鍵盤采用中斷方式。 + 5 V4 .7 KR24 .7 KR34 .7 KR4S W P BS1S W P BS2S W P BS3P 3 .5P 3 .6P 3 .7 圖 213 按鍵對單片機的接口電路圖 語音提示電路 美國 ISD公司的 2500芯片，按錄放時間 60秒、 75秒、 90秒和 120秒分成 ISD2560、 257？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 16 2590和 25120四個品種。這是一種永久記憶型語音錄放電路，錄音時間 60 秒 ，可重復(fù)錄放 10 萬次，該芯 片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣值可直接 存儲在片內(nèi)單個 EEPROM 單元中，因此能夠非常真實、 自然的再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲。其集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、譯碼器和 480K 字節(jié)的 EEPROM。 ISD2560 可 不分段，也可按 最小段長為單位來任意組合分段。分配情況是：地址 0299 作為分段用，地址 600767 未使用，地址 7681023 為工作模式選擇 （ A A9 均為高）。當(dāng)最高位地址 A A9 都為高電平時，地址端 A0A6 就作為工作模式選擇端 M0M6，對應(yīng) 7 種工作模式，當(dāng) A A9任一位為低或都為低時（即地址 0599），只要在分段錄放音操作前（不少于 300ns),給地址 A0A9 賦值，操作就從該地址開始。作為一個整體單位進(jìn)行尋址和控制，應(yīng)給每個信息段分配一個供外部控制的地址，而不是對每個字節(jié)進(jìn)行尋址，否則至少需要 19 個地址端口。對較長的語音信號可以跨越多個信息段進(jìn)行錄音，不受內(nèi)部存儲信息段的限制，且內(nèi)部的信息段址會自動增加。 每個信息段的錄放音時間等于總時間除以 600，如 ISD2560 的總時間為 60s，則每個信息段的錄放音時 間為 100ms； ISD2560 的總時間為 120s,則每個信息段的時間為200ms。這樣，就需要設(shè)置一個地址計數(shù)器。此時地址計時器的值即為該段語音的未地址，加 1 即為下一段語音的首地址，并將 它存在 EEPROM 中，為下一將放音提供的地址信息。依次下去，即可在錄制完所有語音段的同時得到各段的起始地址。這里不用同時保存各語音段的起始地址和結(jié)束地址，因為各個段時相鄰的，前一段的未地址加1 即是本段的起始地址，且每個語音段的結(jié)尾均為 EOM 標(biāo)志，并可發(fā)出中斷。語音模塊與單 片機的接口電路如下圖 214 所示。 本設(shè)計由三極管和電阻驅(qū)動蜂鳴器組成報警電路。驅(qū)動電路與單片機的連接電路如圖 216 所示 D I O D ED0R E L A Y S P S TK0N P NQ0V C CP 2. 0A C 22 0 R 17 圖 216 驅(qū)動電路與單片機的連接 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第 3 章 軟件程序設(shè)計 單片機的程序設(shè)計有其自身的特點。在很多時候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用 CPU 時間的代 價。在編寫軟件時，可以按各個程序的功能將軟件細(xì)分為各個功能模塊，再通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)。 LED 顯示子程序，鍵盤掃描子程序利用中斷來實現(xiàn)。 圖 31 主流程圖 定時器中斷服務(wù)程序流程圖設(shè)計 在本次設(shè)計的系統(tǒng)中使用了兩個 中斷服務(wù)程序：定時器 T0 中斷和定時器 T1 中斷。 T1 中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)的功能是動態(tài)顯示時點亮 LED 數(shù)碼管。 鍵盤所用開關(guān)通常為機械性開關(guān)，利用了機械觸點的閉合和斷開來描述不同的工作讀實時 DS18B20 調(diào)用實時溫度與設(shè)定值比較程序 模（ PID 算法）置相應(yīng)標(biāo)志位 調(diào)用根據(jù)標(biāo)志位輸出 繼電器動作程序模塊 調(diào)用看門狗子程序 結(jié)束 系統(tǒng)初始化 ？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 20 狀態(tài)，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間一般為 10ms~20ms。 消除抖動的措施有硬件和軟件兩種方法。在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段 10ms 左右的延時子程序，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。 圖 32 鍵盤掃描流程圖 T1 中斷服務(wù)程序設(shè)計 本次設(shè)計采用的是動態(tài)顯示，其原理為：首先以串行方式由 DAT 口向 LED 顯示器數(shù)碼端口發(fā)送第一個 8 位數(shù)據(jù)，這時發(fā)送位碼數(shù)據(jù)到 P0 口，此時由于 P0 為低電平而其它口都為高電平，因此只有 8個發(fā)光二極管工作。依次類推對 8個發(fā)光二極管和四位 LED 顯示器進(jìn)行掃描，顯示器分時輪流工作。它的優(yōu)點是：硬件電路簡單，占用較少的 I/O 口，但其傳送速度較慢