天津工业大学2010届本科毕业设计论文
3.4.5DS18B20的测温原理
DS18B20的测温原理如图3-5所示。
斜率累加器计数比较器预置低温度系数振荡器减法计数器1增加1减到0预置温度寄存器高温度系数振荡器减法计数器2减到0 图3-5 DS18B20的内部测温电路原理图
图3-5中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振的振荡频率随温度变化而明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。
3.5数码管输出
数码管在仪器仪表中主要是显示单片机的输出数据、状态等，因而，作为外围典型器件，数码管显示是反映系统输出和操纵输入的有效器件。数码管具备数字接口，可以很方便的和单片机系统连接;数码管的体积小、输出内容的器件重量轻，并且功耗低，是一种理想的显示单片机数据在单片机系统中有着重要的作用。按显示方式分，有静态显示和动态显示。静态显示就是显示驱动电路具有输
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天津工业大学2010届本科毕业设计论文 出锁存功能，单片机将所有要显示的数据送出后就不再控制LED，直到下一次显示时再传送一次新的显示数据。静态显示的数据稳定，占用的CPU时间少。静态显示中，每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口，该接口用于笔划段字型代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，该字段就可以显示发送的字形。要显示新的数据时，单片机在发送新的字形码。另一种方法是动态扫描显示。动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画段A-H同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM各自独立的受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM段，而这一段是由I/O控制的，由单片机决定何时显示哪一位了[7]。
动态扫描用分时的方法轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就是一组稳定的显示数据。静态显示虽然数据显示稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的电路硬件较多；动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。本显示系统采用共阳极静态扫描显示输出，如图3-8所示。
VccS1123GFED12345V2FGEDLED图3-8 单个数码管连接图
A10B9C8Dp76VABCDp
3.6键盘接口电路
键盘是人工干预计算机的主要手段，输入数据、查询及控制系统的工作状态，都要用到键盘。
微型计算机所用的键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘采用硬件线路来实现键盘编码，每按下一个键，键盘能自动生成按键代码，键数较多，而且还具有去抖动功能，这种键盘使用方便，但硬件较复杂，PC机所用的键盘就属于这种。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其他工作由软件完成，这种
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天津工业大学2010届本科毕业设计论文 键盘键数较少，硬件简单，一般在单片机应用系统中广泛用。
按键盘与CPU的连接方式可以分为独立式按键和矩阵式键盘，本系统采用独立式键盘，分为三个独立键盘：模式切换键、温度上下限增加键、温度上下限减少键，键盘接口电路如图3-9所示。
图3-9 键盘接口电路图
3.7蜂鸣电路
蜂鸣电路用于在温度超出设定值范围时提供声音报警，它由单片机的P2.3引脚控制。蜂鸣电路如图3-10所示
R31KQ6TIP31BUZ1BUZZER图3-10 蜂鸣电路
3.8外部存储模块
外部存储模块采用美国ATMEL公司生产的低功耗CMOS型E2PROM器件AT24C02B,它内含256×8位存储空间,具有工作电压宽(2.5～5.5 V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。它采用了I2C总线规程,使主/从机双向通信。主机通过SCL引脚产生串行时钟信号并发出控制字,控制总线数据传送的开始、方向和停止。无论是主机还是从机,接收到一个字节后必须发出一个确认信号。AT24C02B占用很少的资源和I/O线,并且支持在线编程,数据实时存取十分方便。它由单片机的P2.6、P2.7
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天津工业大学2010届本科毕业设计论文 引脚控制，WP口接地，AT24C02B与单片机连线图如图3-11所示。
图3-11 AT24C02B与单片机连接图
3.9电机驱动模块
电机驱动控制电路如图3-12所示。电机驱动模块由单片机的P3.3、3.7引脚控制、控制电路模块分为制冷和加热模块，当测得温度小于实际温度时，通过光电耦合器启动加热装置，使被控对象升温；当测得实际温度大于实际温度时，启动制冷装置，使被控对象降温，从而保持温度始终在设定温度左右。
图3-12 电机驱动控制模块电路
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