VCCPC34kNPNSPEAKER报警电路
图3.6 报警电路
当PC3电平为高电平时，NPN三极管导通，蜂鸣器获得电压，发出警报声音，当电平为低电平时，三极管关断，蜂鸣器不发出声音。
3.6 温度补偿电路
由于受环境温度、湿度的影响，超声波的传播速度是不同的，所以我们必须加温度补偿电路，精确的确定超声波的传播速度，在本设计应用了美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件-DS1820。它是单片结构,无需外加A/D即可输出数字量,通讯采用单线制,同时该通讯线还可兼作电源线,即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点,特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控制系统，测温范围-55℃～+125℃,分辨率
0.5℃;2转换一次的典型时间200ms;3输出为带符号的9bit数字量,无需A/D4单线通讯接口,片内固化着不同的地址序列号,可多片共用一条通讯线5有超温搜寻功能;62字节EEPROM设定上下限或作它用;7 +5V电源,具有寄生电源功能。它主要由三大部分组成—64位ROM地址、温度传感器和非挥发性高，低限超温触发单元TH/TL。电源可由当数据线为高电平时充电的内部寄生电容供给,当然也可直接由外接电源供给。温度值的产生是通过对温敏振荡器的计数产生的,存储控制器负责对命令的解释和执行,产生的温度值存储在寄存器中
DS18B20的测温原理是这样的,器件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；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。器件中还有一个计数门，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℃所对应的一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置
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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计数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致等于测温度值。
DSl820数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl820或从DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线(和地线)DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器
每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号该序号值存放在DSl820内部的ROM(只读存贮器)中开始8位是产品类型编码(DSl820编码均为10H)接着的48位是每个器件唯一的序号最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验)码。DSl820中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM编号为0号和1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负则1号存贮器8位全为1否则全为00号存贮器用于存放温度值的补码LSB(最低位)的1表示0.5将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值(-550125)每只D51820都可以设置成两种供电方式即数据总线供电方式和外部供电方式采取数据总线供电方式可以节省一根导线但完成温度测量的时间较长采取外部供电方式则多用一根导线但测量速度较快
温度 LSB 温度 MSB TH用户字节1 TL用户字节2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 第 32 页 共 64 页
图3.7 DS18B20字节定义
3.6.1温度计算
温度 ℃ 125 25 0.5 0 -0.5 -25 -55 数值输出 00000000 11111010 00000000 00110010 00000000 00000001 00000000 00000000 11111111 11111111 11111111 11001110 11111111 10010010 图3.8 温度对应值表
数值输出 00FAH 0032H 0001H 0000H FFFFH FFCEH FF92H 3.6.2 DSl820工作过程命令
DSl820工作过程中的协议如下，初始化ROM操作命令存储器操作命令处理数据 1初始化，单总线上的所有处理均从初始化开始 2ROM操作品令 总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令，这些命令如指令代码 Read ROM(读ROM) [33H] Match ROM(匹配ROM) [55H] Skip ROM(跳过ROM] [CCH] Search ROM(搜索ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索) [ECH] Write Scratchpad(写暂存存储器) [4EH] Read Scratchpad(读暂存存储器) [BEH] Copy Scratchpad(复制暂存存储器) [48H] Convert Temperature(温度变换) [44H] Recall EPROM(重新调出) [B8H] Read Power supply(读电源) [B4H] 3.6.3 时 序
主机使用时间隙(time slots)来读写DSl820的数据位和写命令字初始化如下图，主机总线to时刻发送复位脉冲(最短为480us的低电平信号)接着在t1时刻释放总线并进入接收状态DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240 us)
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图3.9 初始化时序图
3.6.4 写时间隙
当主机总线to时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙，见 图3.10.1图3.10.2，从to时刻开始15us之内应将所需写的位送到总线上DSl820，在t后15-60us间对总线采样若低电平写入的位是0，见图3.10.1若高电平写入的位是1见 图3.10.2连续写2位间的间隙应大于1us
图3.10.1 写时间隙1 图3.10.2写时间隙2
3.6.5 读时间隙
主机总线to时刻从高拉至低电平时总线只须保持低电平l 7ts之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效距to为15us也就是说t z时刻前主机必须完成读位并在to后的60us一120us内释放总线 读位子程序(读得的位到C中)
图3.11读时间隙
3.6.6 多路测量
每一片DSl820在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM中，主机在进入操作程序前必须逐一接入1820用读ROM(33H)命令将该l 820的序列号读出并登录。当主机需要对众多在线1820的某一个进行操作时，首先要发出匹配ROM命令(55H)，紧接着主机提供64位序列(包括该1820的48位序列号)，之后的操作就是针对该1820的，而所谓跳过ROM命令即为之后的操作，是对所有1820的框图中先有跳过ROM，即是启动所有1820进行温度变换之后通过匹配ROM再逐一地读回每个1820的温度数据。
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。当DS18B20处于
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写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的
DS18B20VCC测温电路PB0123GNDI/OVCC 图3.12温度测量
3.7在线通信电路设计
为了方便电路设计的通信和程序的下载，在本设计中我们同过利用MAX232芯片使得单片机和电脑连接，MAX232一侧连接单片机的串口。另一侧连接电脑的串口，实现同步通信。MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口RS232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 +5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包2驱动器2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。其使用方法如下图所示：
电脑串口594837261VCC0.01uF15GNDVCC16640.1uF5147138CAP-CAP 2+CAP +CAP 1+210.1uF31110129PD0CAP 2-RT-OUT1RT-OUT2RR-IN1RR-IN2CAP 1-T-IN1T-IN2R-OUT1R-OUT2MAX232PD1在线通信电路图3.13 在线通信电路图
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