电子系统设计实验报告(2)

2019-04-16 17:09

VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。

1) 64位的ROM

光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20

的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

2) DS18B20温度传感器的存储器

DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 暂存存储器包含了8个连续字节,前两个字节是测得的温度信息,第一个字节的内容是温度的低八位,第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝,第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝,这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。

DS18B20的时序

由于DS18B20采用的是单总线协议方式,即在一根数据线实现数据的双向传

输,而对89C51单片机来说,硬件上并不支持单总线协议,因此,我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。

由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据,因此,对读写的数据位有着严格

的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备,单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始,如果要求单总线器件回送数据,在进行写命令后,主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。

DS18B20的复位时序

DS18B20的读时序

对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的

读时隙是从主机把单总线拉低之后,在15秒之内就得释放单总线,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成。

DS18B20的写时序

对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于DS18B20

写0时序和写1时序的要求不同,当要写0时序时,单总线要被拉低至少60us,保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平,当要写1时序时,单总线被拉低之后,在15us之内就得释放单总线。

DS1820使用中注意事项

DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,

但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:

1) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于DS1820与微处理器间

采用串行数据传送,因此,在对DS1820进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时,对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。

2) 在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题,容易使人

误认为可以挂任意多个DS1820,在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题,这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。

3) 连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中,当采用普通信号电缆传

输长度超过50m时,读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达150m,当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此,在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

4) 在DS1820测温程序设计中,向DS1820发出温度转换命令后,程序总要等待

DS1820的返回信号,一旦某个DS1820接触不好或断线,当程序读该DS1820时,将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 红外报警系统设计结构:

红外传感感器、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成;它们

之间的构成框图如图1总体设计框图所示

复位电路 ST89C52 LED指示灯 信号检测电路 报警执行电路

图1 电路的总体设计院框图(1)

2.2设计方案

方案一:选用光电耦合器,双向可控硅和功率电阻组成可以与单片机端口和市电连接大功率工作的设备,以供风扇与加热器的正常工作。此电路可控制大功率设备,但是在制作和调试的过程中要注意安全。

方案二:选用小功率演示器件,用不同颜色的发光二极管或小功率风扇来代替风扇和加热器,能直观的反应单片机控制哪路电路的工作,这样不仅表达出来的效果比较好,而且在调试和使用的时候比较的安全,并且在单片机下载版数码管上显示当前的温度范围。该设计方案虽然安全,但该设计不能在现实生活中实现自动控制。

从上面两个方案比较,要想实现该系统的自动控制选择方案一比较好。

2. 2.1 LED显示模块

本课题的LED显示模块是由一个四联共阳七段数码管组成。七段数码管是由若干发光二极管组合而成的,一般的“8”字形显示块由“a、b、c、d、e、f、g、

h”8发光二极管组成。四个七段数码管分别与P0口相连,通过对单片机输入程序达到控制显示输出的目的(如图)。

四个七段数码管由单片机的P2.0~P2.3控制亮灭,P2.0~P2.3分别对应Q2~Q5,当P2.0~P2.3其中之一置高电平,对应的三级管导通,段码管亮,置低电平,对应的三级管截止,段码管灭。

2.2.2系统框架设计如下图所示:


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