图 3-2 DS18B20管脚图
在硬件上,DS18B20与单片机的连接有两种方法,一种是VCC接外部电源,GND接地,I/O与单片机的I/O线相连;另一种是用寄生电源供电,此时UDD、GND接地,I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电,I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻.我们采用的是第一种连接方法,如图3.3所示:把DS18B20的数据线与单片机的13管脚连接,再加上上拉电阻。
GNDC1R24.7KDS1123DS18B20VC5VC540123456781312151431Y111.0592MC219189171620VCCP10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPXTAL1XTAL2RESETRDWRGNDRXTTXDALE/PROGPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22P21P2039383736353433322827262524232221U222P
22P+5
C3106AT89S51R18.2K图 3-3 温度传感电路图
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DS18B20有六条控制命令,如表3-1所示:
表3-1 DS18B20控制命令
指 令 温度转换 读暂存器 写暂存器 复制暂存器 重新调E2RAM 读电源供电方式 约定代码 44H BEH 4EH 48H B8H B4H 操 作 说 明 启动DS18B20进行温度转换 读暂存器9个字节内容 将数据写入暂存器的TH、TL字节 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU CPU对DS18B20的访问流程是:先对DS18B20初始化,再进行ROM操作命令,最后才能对存储器操作,数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程,根据DS18B20的通讯协议,须经三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
3.3 温度控制电路的设计
实际电路如图3-4所示,通过键盘设定温度的上下限。把实际测量的温度和设定的上下限进行比较,来控制P0.0、P0.1、P0.7端口的高低电平。把P0.0、P0.1、P0.7端口分别与三极管的基极连接来控制温度和报警。当测量的温度超过了设定的最高温度,P2.2由高电平变成低电平,就相当于基极输入为“0”,这时三极管导通推动小风扇和控制电路工作,反之,当基极输入为“1”时,三极管不导通,报警器和控制电路都不工作。只要控制单片机的P0.0、P0.1、P0.7口的高低电平就可以控制模拟电路的工作。
3.4 显示电路的设计
液晶显示器是一种将液晶显示器件,连接器件,集成电路,PCB线路板,背光源,结构器件装配在一起的组件。
根据显示内容和方式的不同可以分为,数显LCD,点阵字符LCD,点阵图形LCD在此设计中我们采用点阵字符LCD,这里采用常用的2行16个字的1602
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液晶模块。
1602采用标准的14脚接口,其中: 第1脚:VSS为地电源 第2脚:VDD接5V正电源
第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度
第4脚:RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚:RW为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。 第6脚:E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。
第7~14脚:D0~D7为8位双向数据线。 第15~16脚:空脚。 与单片机的连接如图3.7所示。
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图 3-5 液晶显示电路图
3.5遥控电路的设计
通用红外遥控系统由调制、发射和接收三大部分组成,本系统以ATmega8单片机作为红外发射编码和接收解码芯片,另外再以HS5104作为发射编码芯片,5个键盘输入模块中的三个用于给3路电灯分别进行亮灭操作,一个键盘输入模块用于操作所有灯的亮灭,最后剩下的一个键盘输入模块用于实现电灯在设定的时间内关闭的功能。红外遥控系统如图1所示:
图3-6 红外遥控系统
(1)发射系统
发射系统一般用电池供电,这就要求芯片的功耗要很低,芯片大多都设计成可以处于休眠状态,当有按键按下时才工作,这样可以降低功耗。红外线通
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过红外发光二极管(LED)发射出去,红外发光二极管内部材料和普通发光二极管不同,在其两端施加一定电压时,它发出的是红外线而不是可见光。
图3-7 简单驱动电路
图3-8 射击输出驱动电路
如图3-7和图3-8是LED的驱动电路,图3-7是最简单电路, 选用元件时要注意三极管的开关速度要快,还要考虑到LED的正向电流和反向漏电流,一般流过LED的最大正向电流为100mA,电流越大,其发射的波形强度越大。 图2a电路有一点缺陷,当电池电压下降时,流过LED的电流会降低,发射波形强度降低,遥控距离就会变小。图3-8所示的射极输出电路可以解决这个问题,两个二极管把三级管基极电压钳位在1.2V左右,因此三级管发射极电压固定在0.6V左右,发射极电流IE基本不变,根据IE≈IC,所以流过LED的电流也基本不变,这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥控距离。 (2)接收系统
红外信号接收系统的典型电路如图3a所示:
图3-9 红外线接收头内部电路
该电路包括红外监测二极管,放大器,限副器,带通滤波器,积分电路,
比较器等。红外监测二极管监测到红外信号,然后把信号送到放大器和限幅器,
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