1、<p>　　光電傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　組 員： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　年 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 院： </p><p>　　完成日

2、期： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言………………………………………………………………………………..3</p><p>　　2 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………………….

3、.3</p><p>　　3 工作原理…………………………………………………………………………..3</p><p>　　4 方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………..4</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計(jì)和元器件的選擇………………………………………………..6</p><p>　　5.1微控制器模塊………

4、…………………………………………………………….6</p><p>　　5.2溫度采集模塊………………………………………………………………….....7</p><p>　　5.3報(bào)警模塊……………………………………………………………………….....9</p><p>　　5.4溫度顯示模塊………………………………………………………………….....9</p

5、><p>　　5.5其它外圍電路…………………………………………………………………...10</p><p>　　6 電源模塊…………………………………………………………………………12</p><p>　　7 程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………13</p><p>　　7.1流程圖………………………………………

6、…………………………………...13</p><p>　　7.2程序分析………………………………………………………………………..16</p><p>　　8. 實(shí)例測(cè)試…………………………………………………………………………18</p><p>　　總結(jié)…………………………………………………………………………………..18</p><p>

7、　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………..19</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，人類已經(jīng)入瞬息萬變的信息時(shí)代，人們?cè)谌粘Ｉ?，生產(chǎn)過程中，主要依靠檢測(cè)技術(shù)對(duì)信息經(jīng)獲取、篩選和傳輸，來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)，目前我國(guó)已將檢測(cè)技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的科學(xué)技術(shù)之一。 由于微電子技術(shù)，

8、光電半導(dǎo)體技術(shù)，光導(dǎo)纖維技術(shù)以及光柵技術(shù)的發(fā)展，使得光電傳感器的應(yīng)用與日俱增。這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、高可靠性、高精度、可測(cè)參數(shù)多、反應(yīng)快以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，它一種是以光電效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，由光電材料構(gòu)成的器件。 </p><p>　　光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的，它的基本結(jié)構(gòu)如圖6，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借

9、助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào).光電傳感器一般由光源,光學(xué)通路和光電元件三部分組成.光電檢測(cè)方法具有精度高,反應(yīng)快,非接觸等優(yōu)點(diǎn),而且可測(cè)參數(shù)多,傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形式靈活多樣,因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛.</p><p>　　光電傳感器是一種依靠被測(cè)物與光電元件和光源之間的關(guān)系，來達(dá)到測(cè)量目的的，因此光電傳感器的光源扮演著很重要的角色，光電傳感器的電源要是一個(gè)恒光源，電源穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)至關(guān)

10、重要，電源的穩(wěn)定性直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性，常用光源有以下幾種：</p><p>　　1、發(fā)光二極管 是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。</p><p>　　2、絲燈泡 這是一種最常用的光源，它具有豐富的紅外線。如果選用的光電元件對(duì)紅外光敏感，構(gòu)成傳感器時(shí)可加濾色

11、片將鎢絲燈泡的可見光濾除，而僅用它的紅外線做光源，這樣，可有效防止其他光線的干擾。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　3 工作原理</b></p><p>　　溫度傳感器 DS18B20 從設(shè)備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機(jī) AT89S51 獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當(dāng)前環(huán)境

12、中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng)前設(shè)定的溫度上下限值，通過加熱和降溫對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過設(shè)定溫度的上限時(shí)，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開啟降溫設(shè)備 (壓縮制冷器) ，當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度的下時(shí) , 單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開啟升溫設(shè)備 (加熱器) 。 </p><p>　　當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度

13、調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)通過三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。 </p><p>　　系統(tǒng)中將通過串口通訊連接PC機(jī)存儲(chǔ)溫度變化時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，以便觀察整個(gè)溫度的控制過程及監(jiān)控溫度的變化全過程。</p><p><b>　　4 方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬⒎桨敢?lt;/b></p>&

14、lt;p>　　采用熱電偶溫差電路測(cè)溫，溫度檢測(cè)部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成（熱電偶的構(gòu)成如圖 3.1），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度

15、顯示出來。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。</p><p>　　圖 4-1熱電偶電路圖</p><p>　　系統(tǒng)主要包括對(duì)A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)手動(dòng)工作方式檢測(cè)，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號(hào)通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電

16、路，晶振電路，啟動(dòng)電路等。故現(xiàn)場(chǎng)輸入硬件有手動(dòng)復(fù)位鍵、A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有4 位數(shù)碼管、報(bào)警器等。系統(tǒng)框圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2熱電偶溫差電路測(cè)溫系統(tǒng)框圖</p><p><b>　?。ǘ⒎桨付?lt;/b></p><p>　　采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于

17、單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。在0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1 攝氏度。DS18B20 的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89S51構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大。采用51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)

18、各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20</p><p>　　控制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。</p><p>　　該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)

19、定上下限報(bào)警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片DS1302以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖4-3所示</p><p>　

20、　圖4-3 DS18B20溫度測(cè)溫系統(tǒng)框圖</p><p>　　從以上兩種方案，容易看出方案一的測(cè)溫裝置可測(cè)溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測(cè)溫裝置電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計(jì)和元器件的選擇</p><p><b>　　5.1微控制器模塊</b&g

21、t;</p><p>　　AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為

22、許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。</p><p>　　此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通

23、過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本等因素 ,因此在本設(shè)計(jì)中選用 A TMEL 公司的 A T89S51單片

24、機(jī)作為主控芯片。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 A T89S51芯片內(nèi)含有4 kB的 E2PROM ,無需外擴(kuò)存儲(chǔ)器 ,電路簡(jiǎn)單可靠 ,其時(shí)鐘頻率為 0～24 MHz ,并且價(jià)格低廉 ,批量?jī)r(jià)在 10元以內(nèi)。</p><p><b>　　主要特性如下</b></p><p>　　●與MCS-51 兼容</p><p>　　●4K字節(jié)可編程閃爍

25、存儲(chǔ)器</p><p>　　●壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　●數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　●全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　●三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　●128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　●32可編程I/O線</p&g

26、t;<p>　　●兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　●5個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　●可編程串行通道</b></p><p>　　●低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　●片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路

27、 AT89S51單片機(jī)引腳圖 </p><p><b>　　5.2溫度采集模塊</b></p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，

28、它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，CPU只需一根端口線就能與多個(gè)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。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度

29、檢測(cè)系統(tǒng)。</p><p>　　綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線形較好。在0—100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。</p><p>　　圖5-2溫度芯片DS18B20</p><p>　　DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳

30、輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù)I/O 均由同一條線來完成。DS18B20 的電源供電方式有2 種: 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時(shí), VDD 和GND 均接地, 他在需要遠(yuǎn)程溫度探測(cè)和空間受限的場(chǎng)合特別有用, 原理是當(dāng)1 W ire 總線的信號(hào)線DQ 為高電平時(shí), 竊取信號(hào)能量給DS18B20 供電, 同時(shí)一部分能量給內(nèi)部電容充電, 當(dāng)DQ為低電平時(shí)釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強(qiáng)上拉電路, 軟件控

31、制變得復(fù)雜(特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到E2PROM 時(shí)) , 同時(shí)芯片的性能也有所降低。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。因此本設(shè)計(jì)采用外部供電方式。如下圖所示：</p><p>　　溫度傳感器DS18B20的測(cè)量范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃時(shí)精度為±0.5℃。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)只用于測(cè)

32、量環(huán)境溫度，所以只顯示0℃～+85℃。</p><p><b>　　5.3報(bào)警模塊</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采軟件處理報(bào)警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出，采用直流供電。當(dāng)所測(cè)溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出。（也可采用發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路，如過需要報(bào)警，則只需將相應(yīng)位置1，當(dāng)參數(shù)判斷完畢后，再看報(bào)警模型單元ALARM 的內(nèi)容是否與預(yù)設(shè)一

33、樣，如不一樣，則發(fā)光報(bào)警）報(bào)警電路硬件連接見圖5-3</p><p>　　圖5-3蜂鳴器電路連接圖</p><p><b>　　5.4溫度顯示模塊</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)顯示電路采用兩位共陽極LED數(shù)碼管來顯示測(cè)量得到的溫度值。LED數(shù)碼管能在低電壓下工作，而且體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)，因次本設(shè)計(jì)選用此數(shù)碼管作為顯示器件。<

34、/p><p>　　一個(gè)LED數(shù)碼管只能顯示一位的字符，如果字符位數(shù)不止一位，可以用幾個(gè)數(shù)碼管組成，但要控制多位的顯示電路需要有字段控制和字位控制，字段控制是指控制所要顯示的字符是什么，控制電路應(yīng)將字符的七段碼通過輸出口連接到LED的a～g引腳，是某些段點(diǎn)亮，某些段處于熄滅狀態(tài)。字位控制是指控制在多位顯示器中，哪幾位發(fā)光或那幾位不發(fā)光，字位控制則需要通過字位碼作用于LED數(shù)碼管的公共引腳，是某一位或某幾位的數(shù)碼管可以發(fā)

35、光。</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。</p><p>　　靜態(tài)顯示方式是指每一個(gè)數(shù)碼管的字段控制是獨(dú)立的，每一個(gè)數(shù)碼管都需要配置一個(gè)8位輸出口來輸出該字位的七段碼。因此需要顯示多位時(shí)需要多個(gè)輸出口，通常片內(nèi)并口不夠用，需要在片外擴(kuò)展。</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示又稱為掃描顯示方式，也就是在某一時(shí)刻只能讓一個(gè)字位處于選通狀態(tài)，其他字位一律

36、斷開，同時(shí)在字段線上發(fā)出該位要顯示的字段碼，這樣在某一時(shí)刻某一位數(shù)碼管就會(huì)被點(diǎn)亮，并顯示出相應(yīng)的字符。下一時(shí)刻改變所顯示的字位和字段碼，點(diǎn)亮另一個(gè)數(shù)碼管，顯示另一個(gè)字符。繞后一次掃描輪流點(diǎn)亮其他數(shù)碼管，只要掃描速度快，利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，會(huì)使人感覺到幾位數(shù)碼管都在穩(wěn)定的顯示。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，電路如下圖所示：</p><p><b>　　顯示部分

37、電路</b></p><p>　　圖中由單片機(jī)P1口串接74HC245驅(qū)動(dòng)兩位共陽極數(shù)碼管，上拉電阻排為10K。由P2.0和P2.1通過PNP型三極管Q1,Q2驅(qū)動(dòng)其字位。三極管發(fā)射極接高電平，當(dāng)P2.0或P2.1為低電平時(shí)使三極管導(dǎo)通選通數(shù)碼管的某一位。</p><p><b>　　5.5其它外圍電路</b></p><p>　　

38、復(fù)位電路：在單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。如下圖所示</p><p>　　上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平逐漸下降。只要RST引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路參數(shù)為：晶振為12MHz

39、時(shí)，電容為10μF，電阻為8.2KΩ;晶振為6MHz時(shí)，電容為22μF，電阻為1 KΩ。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，電路參數(shù)為電容10μF，電阻8.2K.。</p><p>　　晶振電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，在單片機(jī)內(nèi)部有一震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），

40、就構(gòu)成了自己震蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。</p><p>　　圖中電容器的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5～30pF,典型值為30pF。晶振CYS的震蕩頻率范圍在1.2～12MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。本設(shè)計(jì)采用12MHz晶振，電容值為20 pF。</p><p>　　在電路總體設(shè)計(jì)中，EA\Vpp腳用于是從外部程序存儲(chǔ)器取指還是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指的選擇信號(hào)

41、。當(dāng)EA\Vpp接高電平時(shí)，先從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器讀取指令，讀完4KB后，自動(dòng)改為片外取指。若EA\Vpp接低電平，則所有指令均從片外程序存儲(chǔ)器讀取。ALE腳用于輸出允許地址所存信號(hào)。PSEN腳用于外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，在對(duì)外部程序存儲(chǔ)器取指操作時(shí)此引腳置低電平有效。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指時(shí)PESN腳無效。本設(shè)計(jì)無片外程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展，所以將EA\V pp腳接高電平，ALE及PSEN腳懸空。 </p><p>&l

42、t;b>　　6 電源模塊</b></p><p>　　控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖6所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng) 過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。

43、

44、 </p><p>　　由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流

45、電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。</p><p><b>　　圖6電源部分連線圖</b></p><p><b>　　

46、7 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　用匯編語言完成對(duì)設(shè)計(jì)的軟件編程，程序開始首先對(duì)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行復(fù)位，檢測(cè)是否正常工作；接著讀取溫度數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)出CCH指令與在線的DS18B20聯(lián)系，接著向DS18B20發(fā)出溫度A/D轉(zhuǎn)換44H指令，再發(fā)出溫度寄存器的溫度值BEH指令，并反復(fù)調(diào)用復(fù)位，寫入及讀取數(shù)據(jù)子程序，之后再經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，由數(shù)碼管顯示出來，不斷循環(huán)。</p>&l

47、t;p><b>　　7.1 流程圖</b></p><p><b>　　7.2 程序分析</b></p><p>　?、賹?duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，寫入和讀取溫度數(shù)據(jù)（在溫度傳感器DS18B20內(nèi)部完成，并實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信息的采集）；讀取溫度流程如下：復(fù)位→發(fā)CCH命令（跳過ROM）→發(fā)44H命令→延時(shí)1s→復(fù)位→發(fā)CCH命令（跳過ROM）→發(fā)B

48、EH命令（讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)內(nèi)容）→連接從總線上讀出2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（溫度數(shù)據(jù)的低8位和高8位）→結(jié)束</p><p><b>　　部分程序代碼：</b></p><p>　　（1）DS18B20的復(fù)位子程序部分：</p><p>　　RESET_1820:</p><p><b>　　SETB DQ;<

49、;/b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR DQ</b></p><p>　　；主機(jī)發(fā)出復(fù)位低脈沖</p><p>　　MOV R1,#3;</p&

50、gt;<p>　　DLY: MOV R0,#107;</p><p>　　DJNZ R0,$;</p><p>　　DJNZ R1,DLY;</p><p><b>　??；拉高數(shù)據(jù)線</b></p><p><b>　　SETB DQ</b></p><p>

51、<b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　?。坏却鼶S18B20的回應(yīng)</p><p>　　MOV R0,#25H;</p><p>　　T2:JNB DQ,T

52、3;</p><p>　　DJNZ R0,T2;</p><p><b>　　JMP T4;</b></p><p>　　；標(biāo)志位flag=1,表示DS18B20存在</p><p>　　T3:SETB FLAG</p><p><b>　　JMP T5;</b>&l

53、t;/p><p>　?。粯?biāo)志位flag=0,表示DS18B20不存在</p><p>　　T5:MOV R0,#117;</p><p><b>　　T4:RET</b></p><p>　　注：根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，每一次讀寫數(shù)據(jù)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位要求主機(jī)先發(fā)出復(fù)位低脈沖（大于48us）；然后釋

54、放，DS18B20收到信號(hào)后等待16～60us，然后發(fā)出60～240us的存在低脈沖，主機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。</p><p><b>　　初始化時(shí)序</b></p><p>　　（2）DS18B20的寫入子程序部分：</p><p>　　WRITE_1820:</p><p>　　MOV R2,#8 ;

55、一位共8位數(shù)據(jù)</p><p>　　CLR C ;C=0</p><p><b>　　WR1:</b></p><p>　　CLR DQ ;總線低位，開始寫入</p><p>　　MOV R3,#7;</p><p>　　DJNZ R3,$ ;保持16

56、us以上</p><p>　　RRC A ;把字節(jié)DATA分成8個(gè)位，循環(huán)給C</p><p>　　MOV DQ,C ;寫入一個(gè)位;</p><p>　　MOV R3,#23;</p><p>　　DJNE R3,$ ;等待</p><p>　　SETB DQ

57、;重新釋放總線;</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R2,WR1 ;寫入下一個(gè)位;</p><p><b>　　SETB DQ</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　注：

58、當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫時(shí)間隙開始。有兩種寫時(shí)間隙，寫1 時(shí)間隙和寫0 時(shí)間隙。所有寫時(shí)間隙必須最少持續(xù)60μs，包括兩個(gè)寫周期至少1μs 的恢復(fù)時(shí)間。I/O線電平變低后，DS18B20 在一個(gè)15μs 到60μs 的窗口內(nèi)對(duì)I/O 線采樣。如果線上事高電平，就是寫1，如果是低電平，就是寫0。主機(jī)要生成一個(gè)寫時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫時(shí)間隙開始后的15μs 內(nèi)允許數(shù)據(jù)線拉到高電平。主機(jī)要生成一個(gè)

59、寫0 時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保存60μs。</p><p>　　每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us，在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后，單總線器件才開始在總線上發(fā)送0 或1。所有讀時(shí)序至少需要60us。</p><p><b>　　寫時(shí)序</b></p><p>　?。?）DS18B20的讀取子程序</p><p>

60、　　READ_1820:</p><p>　　MOV R4 ,#2 ;讀取兩個(gè)字節(jié)的數(shù)字</p><p>　　MOV R1,#29H ;低位存入29H,高位存入28H</p><p><b>　　RE0:</b></p><p>　　MOV R2,#8 ;數(shù)據(jù)一共有8位</p>&l

61、t;p><b>　　RE1:</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　SETB DQ</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b>

62、</p><p>　　CLR DQ ;讀前總線保持為低</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB DQ

63、 ;開始讀總線釋放</p><p>　　MOV R3,#9;</p><p><b>　　RE2:</b></p><p>　　DJNZ R3,RE2 ;延時(shí)18us</p><p>　　MOV C,DQ ;從總線讀到一個(gè)位</p><p>　　M

64、OV R3,#23;</p><p><b>　　RE3:</b></p><p>　　DJNZ R3,RE3 ;等待50us</p><p>　　RRC A ;把讀得的位值循環(huán)移給A</p><p>　　DJNZ R2,RE1 ;讀取下一位</p>

65、<p>　　MOV @R1,A;</p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　DJNZ R4,RE0;</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　注：當(dāng)從DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從高電平拉到低電平時(shí)，讀時(shí)間

66、隙開始，數(shù)據(jù)線必須保持至少1μs；從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15μs 內(nèi)有效。</p><p>　　因此，主機(jī)在讀時(shí)間隙開始后必須把I/O 腳驅(qū)動(dòng)拉為的電平保持15μs，以讀取I/O 腳狀態(tài)。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。所有讀時(shí)間隙必須最少60μs，包括兩個(gè)讀周期至少1μs的恢復(fù)時(shí)間。</p><p><b>　　讀時(shí)序<

67、;/b></p><p>　　②獲得實(shí)際測(cè)量溫度（溫度傳感器DS18B20把數(shù)據(jù)信息傳給單片機(jī)，完成數(shù)據(jù)信息的傳輸）；</p><p>　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化子程序部分：</p><p><b>　　TURN:</b></p><p>　　ANL 28H,#07H</p><p>　　ANL 29H,

68、#0F0H</p><p><b>　　MOV A,28H</b></p><p><b>　　ORL 29H,A</b></p><p><b>　　MOV A,29H</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p>&l

69、t;p><b>　　MOV 29H,A</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　注:溫度傳感器DS18B20所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)低位存入29H，高位存入28H，將28H中的低4位移入29H中的高4位，獲得一個(gè)新字節(jié)，這個(gè)字節(jié)就是實(shí)際測(cè)量的溫度。</p><p>　?、蹖y(cè)量的溫度數(shù)據(jù)在兩位

70、數(shù)碼管上顯示出來（單片機(jī)把數(shù)據(jù)信息傳給LED數(shù)碼管顯示器，實(shí)現(xiàn)溫度的數(shù)字化顯示）。</p><p>　　溫度顯示子程序部分：</p><p><b>　　DISPLAY:</b></p><p>　　MOV A,29H;</p><p>　　MOV B,#10;</p><p><b>

71、;　　DIV AB</b></p><p>　　MOV B_bit ,A ;十位在A</p><p>　　MOV A_bit,B ;個(gè)位在B</p><p>　　MOV DPTR ,#TABLE ;指定查表起始地址</p><p>　　MOV R0,#4;</p><p>&l

72、t;b>　　DP1:</b></p><p>　　MOV R1,#250 ;顯示1000次</p><p><b>　　LOOP:</b></p><p>　　MOV A,A_bit ;取個(gè)位數(shù)</p><p>　　MOVC A,@a+DPTR ;查個(gè)位數(shù)的7段代碼&

73、lt;/p><p>　　MOV P0,A ;送出個(gè)位的7段代碼</p><p>　　CLR P2.3 ;開個(gè)位顯示</p><p>　　ACALL DELAY</p><p>　　SETB P2.3</p><p>　　MOV A,B_bit ;取十位數(shù)</p&

74、gt;<p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查出十位數(shù)的7段代碼</p><p>　　MOV P0,A ;送出十位的7段代碼</p><p>　　CLR P2.2 ;開十位顯示</p><p>　　ACALL DELAY ;顯示1ms</p><p><b

75、>　　SETB P2.2</b></p><p>　　DJNZ R1,LOOP ;250次未完循環(huán)</p><p>　　DJNZ R0,DP1 ;4個(gè)250次未完循環(huán)</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　8 實(shí)例測(cè)試</b

76、></p><p>　　實(shí)例測(cè)試：將寫入程序的單片機(jī)插入實(shí)驗(yàn)板插座內(nèi)，檢查溫度傳感器DS18B20連接正常后接通電源，此時(shí)，在兩位7段LED數(shù)碼管上將會(huì)準(zhǔn)確的顯示環(huán)境溫度，無需作任何調(diào)整。</p><p>　　為了觀察溫度傳感器DS18B20對(duì)穩(wěn)定變化的靈敏度，可以用手握住DS18B20管，會(huì)看到數(shù)碼管上顯示的穩(wěn)定很快上升至人體溫度值，再將手離開DS18B20管，溫度又會(huì)很快降至環(huán)境