旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)LED顯示屏是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)態(tài)掃描代替?zhèn)鹘y(tǒng)逐行掃描方式，是一種新型的顯示屏，具有成本低，可視范圍大的特點(diǎn)，是LED顯示屏的一個(gè)新的發(fā)展方向。其實(shí)質(zhì)就是與機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)配合起來(lái)的動(dòng)態(tài)掃描顯示技術(shù)。主控芯片為AT89S52，以及電機(jī)模塊，時(shí)間模塊，溫度模塊，顯示模塊，速度模塊等輔助組件而成。本次“旋轉(zhuǎn)LED顯示屏”的制作用于我的畢

2、業(yè)論文，它提高我的實(shí)踐能力和專研能力，激發(fā)我對(duì)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)及培養(yǎng)創(chuàng)新能力、協(xié)作精神、工程實(shí)踐素質(zhì)。這次的設(shè)計(jì)利用高速旋轉(zhuǎn)中控制LED的亮滅，進(jìn)行字符的顯示，溫度的監(jiān)控（主控DS18B20），簡(jiǎn)單圖形的顯示，速度控制（主控霍爾3144），以及控制器采用單片機(jī)，完成顯示內(nèi)容的傳輸、字庫(kù)的轉(zhuǎn)換、顯示等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 AT89S52 霍爾3144 DS18B20 &

3、lt;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Rotating LED display is the use of dynamic scanning to replace the traditional mechanical rotating progressive scanning, is a new display, low cost,

4、 the characteristics of visual range, LED display is a new development direction. Its essence is to match up with the mechanical rotation of dynamic scanning display technology. Master chip AT89S52, and motor modules, th

5、e time module, the temperature module, display module, the speed module and other auxiliary components together. The "rotating LED d</p><p>　　Keywords AT89S52 Hall 3144 DS18B20</p&

6、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的發(fā)展背景1</p>&l

7、t;p>　　1.2 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的特點(diǎn)1</p><p>　　1.3 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.4 新舊led社會(huì)調(diào)研2</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 方案可行性論證2</p><p>　　2.1.1 需求分析2</p><

8、;p>　　2.1.2 方案論證4</p><p>　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)與解決方案5</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體方案6</p><p>　　2.3.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成7</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)軟件構(gòu)成7</p><p>　　2.4 本章小結(jié)8</p><p>

9、;　　第3章 系統(tǒng)的硬件9</p><p>　　3.1單系統(tǒng)的主控單元構(gòu)成9</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介10</p><p>　　3.1.2 主要功能及特點(diǎn)10</p><p>　　3.1.3 管腳圖管腳說(shuō)明11</p><p>　　3.1.4 復(fù)位電路13</p>

10、<p>　　3.1.5 震蕩電路14</p><p>　　3.1.6 芯片擦除14</p><p>　　3.2 顯示單元部分15</p><p>　　3.2.1 LED特性15</p><p>　　3.2.2 9013三極管的特性及相關(guān)參數(shù)15</p><p>　　3.3 測(cè)溫部分16<

11、/p><p>　　3.3.1 測(cè)溫模塊16</p><p>　　3.3.2 DS18B20的主要特征有以下幾點(diǎn)16</p><p>　　3.3.3 DS18B20的工作原理16</p><p>　　3.3.4 溫度采集17</p><p>　　3.4 單測(cè)速定位部分20</p><p>　

12、　3.5 電機(jī)的搭建和供電的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.5.1 電機(jī)的配置22</p><p>　　3.5.2 電刷的供電設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.6 本章小結(jié)25</p><p>　　第4 章 系統(tǒng)的軟件部分24</p><p>　　4.1 模擬表盤部分26</p><p

13、>　　4.2 模糊控制部分27</p><p>　　4.3 本章小結(jié)28</p><p>　　第5章 取模工具介紹28</p><p>　　第6章 最后成果29</p><p>　　第7章 總結(jié)與展望29</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)30</b></p>&

14、lt;p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ33</b></p><p><b>　　附錄Ⅱ42</b></p><p><b>　　附錄III43&

15、lt;/b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的發(fā)展背景</p><p>　　現(xiàn)在可以說(shuō)單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的

16、應(yīng)用提供廣闊的天地。ED顯示屏已廣泛應(yīng)用于廣告、車站、銀行、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所。它具有功耗小、壽命長(zhǎng)、色彩好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在的LED顯示屏的發(fā)光器件主要采用LED平板模塊，大型的LED點(diǎn)陣的顯示屏。它給我們?nèi)粘Ｉ钪袔?lái)了方便和快捷。但是這種類型的顯示屏有很大的弊病。新型的旋轉(zhuǎn)式顯示屏，克服了以上兩個(gè)不足，以單排LED或雙排LED轉(zhuǎn)動(dòng)的方式代替逐行掃描，成本大大降低，采用以少顯多的方案來(lái)組成大型虛擬的LED點(diǎn)陣顯示，其內(nèi)容緊湊有條理，并且容易查

17、找出LED失真的具體原因，很快捷的加以維修處理以及它可以和點(diǎn)陣一樣顯示原理。</p><p>　　如果你在網(wǎng)上用google搜索“POV LED”一詞（POV即persistance of vision），會(huì)找到世界各地的各種LED 旋轉(zhuǎn)屏的制作介紹。那些搖晃出的空中圖案，漂浮在車輪上的動(dòng)畫，以及形態(tài)各異的時(shí)鐘，一定給你留下深刻印象。</p><p>　　1.2 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的特點(diǎn)</

18、p><p>　　旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的主要特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)新穎，效果奇特。加入了現(xiàn)代科技的元素，利用人眼的視覺(jué)暫留特性，用單片機(jī)作為主控芯片，采用電機(jī)帶動(dòng)發(fā)光二極管高速旋轉(zhuǎn)，霍爾傳感器進(jìn)行定位，利用刷屏顯示原理呈現(xiàn)時(shí)鐘畫面及DS18B20溫度顯示。造型及顯示效果個(gè)性、新穎，解決了傳統(tǒng)時(shí)鐘結(jié)構(gòu)單一，顯示效果固定的缺陷，更好了滿足了人們對(duì)美的追求。</p><p>　　1.3 旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的發(fā)展趨勢(shì)</p>

19、;<p>　　現(xiàn)今人們家庭用的時(shí)鐘主要還是傳統(tǒng)意義上的時(shí)鐘，固定的表盤與表針，顯示效果單一，不能滿足時(shí)鐘不但用來(lái)看時(shí)間還是一件很好的裝飾品的要求。隨著科技的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了以DIY為主要形式的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘作品。</p><p>　　但是隨著單片機(jī)技術(shù)、高亮發(fā)光二極管制造技術(shù)和高速穩(wěn)定電機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，這種千奇百怪、創(chuàng)意無(wú)限的電子旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘必將走進(jìn)千家萬(wàn)戶。</p><p>　　1

20、.4 新舊led社會(huì)市場(chǎng)調(diào)研</p><p>　　據(jù)報(bào)導(dǎo)大型的LED點(diǎn)陣顯示屏從06年開始在各大公共場(chǎng)合登陸舞臺(tái)，到2010年占據(jù)了中國(guó)的絕大部分的市場(chǎng)。在市場(chǎng)中廣泛流通的是傳統(tǒng)型的顯示屏。</p><p>　　普通小型的8*8點(diǎn)陣在市場(chǎng)報(bào)價(jià)：</p><p>　　普通稍大點(diǎn)3208點(diǎn)陣在市場(chǎng)報(bào)價(jià)：</p><p>　　可見成本成多倍增長(zhǎng)。若

21、大型廣告顯示屏，車站顯示屏其可見成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)用成本，普通點(diǎn)陣用戶花銷費(fèi)用巨大，不經(jīng)濟(jì)不實(shí)惠。</p><p>　　而新型的可旋轉(zhuǎn)的LED顯示屏，在國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有個(gè)人和企業(yè)應(yīng)用。這個(gè)新生產(chǎn)業(yè)技術(shù)才剛剛起步，擁有巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?！它只需要幾個(gè)發(fā)光LED，便可以實(shí)現(xiàn)虛擬大型的點(diǎn)陣顯示屏。</p><p>　　普通發(fā)光二極管的市場(chǎng)報(bào)價(jià)：</p><p>　　普通LED貼

22、片市場(chǎng)報(bào)價(jià)：</p><p>　　可見器件成本對(duì)比度十分的懸殊！時(shí)間就是金錢，成本就是效益??！</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 方案可行性論證</p><p>　　2.1.1 需求分析</p><p>　　隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)創(chuàng)新事物和美感的追求，傳統(tǒng)的固定的電子時(shí)鐘無(wú)法滿足現(xiàn)

23、代人們的物質(zhì)和文化生活的需要，必將被淘汰。這種新興的，創(chuàng)意無(wú)限的，視覺(jué)效果好的創(chuàng)意電子旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘必將越來(lái)越多的走進(jìn)人們的生活。這種新興的旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘將會(huì)倍受人們的青睞，成為人們裝飾、送人的首選佳品。</p><p>　　2.1.2 方案論證</p><p>　　旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘是一種利用人眼的視覺(jué)惰性，讓LED高速旋轉(zhuǎn)形成LED屏，顯示文字、數(shù)字及圖形的LED屏顯示的電子產(chǎn)品。主要構(gòu)成：在AT89S52

24、單片機(jī)的P0、P2口上接上16個(gè)貼片的LED；在分別用P1.0、P1.1和P1.2上接上一個(gè)三極管9013，分別用三極管驅(qū)動(dòng)8個(gè)貼片LED，總共40個(gè)貼片。用霍爾傳感器CS3144來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)速，用DS18B20溫度傳感器來(lái)測(cè)溫。采用取字模軟件將字符和圖案自動(dòng)生成掃描碼。系統(tǒng)采用兩節(jié)3V電子供電，旋轉(zhuǎn)由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)。</p><p>　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)與解決方案</p><p>　　可旋轉(zhuǎn)L

25、ED就是運(yùn)用以少勝多的理念，把動(dòng)起來(lái)的一排或多排LED抽象成一個(gè)巨大的點(diǎn)陣屏幕，是利用人們的視覺(jué)殘留來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示圖像數(shù)字的功能。</p><p>　　A：普通的點(diǎn)陣屏是利用刷屏的方式來(lái)顯示東西的，例如：</p><p>　　圖2-1點(diǎn)陣成像原理</p><p>　　它是隨著不同頻率的個(gè)點(diǎn)成像來(lái)達(dá)到成像，也就是說(shuō)當(dāng)畫面以一定速率新時(shí)我們看到的就是一個(gè)完成的圖像了。<

26、;/p><p>　　B:新穎的可旋轉(zhuǎn)的LED和老式的成像原理基本相近，舉例說(shuō)明：</p><p>　　一條由30個(gè)led組成的條形顯示板：</p><p>　　當(dāng)它轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候可形成一個(gè)復(fù)雜的圓形點(diǎn)陣：</p><p>　　圖2-2 模擬點(diǎn)陣成像</p><p>　　由此可知一條發(fā)光LED板子轉(zhuǎn)動(dòng)可利用人的視覺(jué)殘留留下一個(gè)

27、虛擬的點(diǎn)陣顯示屏。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)。電機(jī)供電旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘系統(tǒng)有兩個(gè)部分需要供電，一是底座上的電機(jī)，二是單片機(jī)系統(tǒng)?？蛇x用分離供電，即一組電池提供單片機(jī)系統(tǒng)的電源（它必定隨著電路板旋轉(zhuǎn)，因此體積和重量需要盡量輕），另外一組固定在底座上的電池為電機(jī)提供電源。可以使用同一個(gè)電源，但是需要處理電力的傳遞問(wèn)題，可通過(guò)電刷方式。在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝絕緣的塑料皮和一個(gè)外加導(dǎo)電鐵皮，鐵皮固定到電路板上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

28、帶動(dòng)板子，在導(dǎo)電鐵皮的旁邊設(shè)置電刷，可供應(yīng)電路板的正常用電。而整個(gè)的電機(jī)控制轉(zhuǎn)速可以采用霍爾芯片來(lái)測(cè)定它的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　系統(tǒng)總體分為軟件部分和硬件部分兩部分構(gòu)成。</p><p>　　硬件部分由主控芯片部分、測(cè)速定位部分、溫度測(cè)試部分、信息采集傳輸部分、顯示部分、電機(jī)部分組成?？傮w框圖如下：</p&g

29、t;<p>　　圖2-3 系統(tǒng)總體框圖 </p><p>　　2.3.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成</p><p>　　系統(tǒng)的硬件部分主要有單片機(jī)（AT89系列）及其最小系統(tǒng)，霍爾傳感器（CS3144）測(cè)速定位系統(tǒng)DS18B20數(shù)字溫度傳感器測(cè)溫系統(tǒng)及LED顯示部分組成

30、。</p><p>　　單片機(jī)是系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)的主控單元。單片機(jī)及其構(gòu)成的最小系統(tǒng)單元控制系統(tǒng)信息的采集，及測(cè)速定位系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。霍爾傳感器是用來(lái)測(cè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速來(lái)定掃描時(shí)間。LED顯示部分是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)利用人眼的視覺(jué)暫留特性來(lái)呈現(xiàn)時(shí)鐘畫面。</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)硬件圖</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成&l

31、t;/p><p>　　利用層次圖來(lái)表示系統(tǒng)中各模塊之間的關(guān)系。層次方框圖是用樹形結(jié)構(gòu)的一系列多層次的矩形框描繪數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)。頂層是一個(gè)單獨(dú)的矩形框，代表完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面的各層矩形框代表各個(gè)數(shù)據(jù)的子集，最底層的各個(gè)矩形框代表組成這個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)元素（不能再分割的元素）。隨著結(jié)構(gòu)的精細(xì)化，層次方框圖對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也描繪得越來(lái)越詳細(xì)，這種模式非常適合于需求分析階段的需要。</p><p>　　本

32、系統(tǒng)一共分為L(zhǎng)ED顯示、時(shí)鐘調(diào)整、紅外控制、溫度控制、電機(jī)控制五大模塊，每個(gè)模塊之間雖然在表面上是相互獨(dú)立的，但是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是緊密相連的。每個(gè)模塊的功能都是按照在調(diào)研中搜集的資料進(jìn)行編排制作具體詳細(xì)程序見附錄Ⅰ。</p><p>　　圖2-5 系統(tǒng)軟件圖</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)2周的

33、時(shí)間，確定了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本制作方向選定了制作的基本器件在考慮性能/價(jià)格比的前提下,在本次設(shè)計(jì)中我選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的指標(biāo)的幾種仿真器件如下：</p><p>　?。?）、 主機(jī)：Intel（R）coteTM2 Duo PC機(jī)，偉福仿真器；</p><p>　?。?）、 主控芯片：兼容MCS-51系列中的89S52系列芯片；</p><p>　　（3）、 時(shí)鐘芯片

34、：DS1302芯片；</p><p>　?。?）、 轉(zhuǎn)速調(diào)整芯片：3144霍爾傳感；</p><p>　?。?）、 LED數(shù)碼管或LED貼片；</p><p>　?。?）、 穩(wěn)定電機(jī)；</p><p>　　（7）、 紅外控制（可選）；</p><p>　?。?）、 溫度傳感器：用數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成一個(gè)溫度

35、檢測(cè)電路（可選）；</p><p>　　深入的了解我的設(shè)計(jì)的整體思路為以后軟硬件的搭建開創(chuàng)了先河。</p><p>　　第3 章 系統(tǒng)的硬件</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的主控單元構(gòu)成</p><p>　　系統(tǒng)的主控單元由AT89S52及其最小工作系統(tǒng)構(gòu)成，主要功能是控制系統(tǒng)的總體，是系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦和心臟。其電路圖如下：&l

36、t;/p><p>　　系統(tǒng)的整體電路圖如下：</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳

37、完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。</p><p>　　圖3-2系統(tǒng)主控單元</p><p>　　3.1.2 主要功能及特性</p><p>　　AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，

38、256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><

39、p>　　??與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容</p><p>　　??8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器</p><p>　　??1000次擦寫周期</p><p>　　??全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz</p><p>　　??三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　??32個(gè)可編程I/O口線</p>

40、<p>　　??三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　??八個(gè)中斷源</b></p><p>　　??全雙工UART串行通道</p><p>　　??低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　??掉電后中斷可喚醒</p><p><b>　　??看門狗定時(shí)器&

41、lt;/b></p><p><b>　　??雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p><b>　　??掉電標(biāo)識(shí)符</b></p><p>　　3.1.3 管腳圖管腳說(shuō)明</p><p>　　圖3-3 AT89S52引腳圖</p><p>　　VCC：供電電壓。 GN

42、D：接地。 P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部

43、上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表3-1所示。</p><p>　　在flash編程和校驗(yàn)

44、時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　表3-1 P1口的第二功能</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行

45、存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給 出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高 八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。&l

46、t;/p><p>　　P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3-2所示：</p><p>　　表3-2 P3口的特殊功能</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的

47、地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期 輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /

48、PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA /VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定 為RESET；當(dāng)</p><p>　　3.1.4 復(fù)位電路</p><p&

49、gt;　　為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即 4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器 穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。　　目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型

50、復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖3-4 復(fù)位電路 圖3-5時(shí)鐘電路</p><p>　　3.1.5 震蕩電路</p><p>　　晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容

51、和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振（電路圖如圖3-5）。</p><p>　　由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏谶@個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶 振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率

52、范圍很窄， 所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。 一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。</p>

53、;<p>　　3.1.6 芯片擦除</p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此 外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，

54、定時(shí)器，計(jì) 數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其它芯片功能。</p><p>　　3.2 顯示單元部分 </p><p>　　顯示部分主要由40個(gè)貼片發(fā)光二極管和三個(gè)9013三極管組成。</p><p>　　3.2.1 LED特性</p><p>　　導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)作為第三代半導(dǎo)體照

55、明光源。這種產(chǎn)品具有很多夢(mèng)幻般優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)光效率高：光譜幾乎全部集中于可見光頻率，效率可以達(dá)到 80%-90%。而光效差不多的白熾燈可見光效率僅為10%-20%。</p><p>　　(2)光線質(zhì)量高：由于光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線，故沒(méi)有熱量，沒(méi)有輻射，屬于典型 的綠色照明光源。</p><p>　　(3)能耗?。?jiǎn)误w功率一般在0.05-1w，

56、通過(guò)集群方式可以量體裁衣地滿足不同的需要，浪費(fèi)很少。以其作為光源，在同樣亮度下耗電量 僅為普通白熾燈的1/8-1/10。</p><p>　　(4)壽命長(zhǎng)：光通量衰減到70%的標(biāo)準(zhǔn)壽命是10萬(wàn)小時(shí)。一個(gè)半導(dǎo)體燈正常情況下可以使用50年，即使長(zhǎng)命百歲的人，一 生最多也就用2只燈。</p><p>　　(5)可靠耐用：沒(méi)有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，非正常報(bào)廢率很小，維護(hù)費(fèi)用極為低廉。<

57、/p><p>　　(6)應(yīng)用靈活：體積小，可以平面封裝，易 開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，做成點(diǎn)、線、面各種形式的具體應(yīng)用產(chǎn)品。</p><p>　　(7)安全：?jiǎn)挝还ぷ麟妷捍笾略?.5-5v之間，工作電流在20-70mA之間。</p><p>　　(8) 綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒(méi)有污染，不像熒光燈一樣含有汞成分。</p><p>　　(9)響應(yīng)時(shí)間短

58、：適應(yīng)頻繁開關(guān)以及高頻運(yùn)作的場(chǎng)合。</p><p>　　3.2.2 9013三極管的特性及相關(guān)參數(shù)</p><p>　　C9013 NPN三極管相關(guān)參數(shù)如下： </p><p>　　集電極-發(fā)射極電壓 25V 集電極-基電壓          45

59、V</p><p>　　射極-基極電壓 5V 集電極電流          0.5A</p><p>　　耗散功率       0.625W 貯存溫TSTG -55

60、-150 ℃ </p><p>　　封裝形式常見的為TO-92型</p><p><b>　　3.3 測(cè)溫部分</b></p><p>　　3.3.1 測(cè)溫模塊</p><p>　　本設(shè)計(jì)的測(cè)溫元件采用的是DS18B20測(cè)溫元件,DS18B20是由DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的一種溫度傳感器。超小的體積，超低的硬件開消

61、，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得DS18B20很受歡迎。這是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從單片機(jī)到DS18B20僅需一條線連接即可。它可在1秒鐘(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。</p><p>　　3.3.2 DS18B20的主要特征有以下幾點(diǎn)</p>

62、;<p>　　??全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出； </p><p>　　?????先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信； </p><p>　　?????最高12位分辨率，精度可達(dá)土0.5℃； </p><p>　　???? 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒； </p><p>　　?????可選擇寄生工作方式； </p>&l

63、t;p>　　?????檢測(cè)溫度范圍為–55℃——+125℃； </p><p>　　?????內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能； </p><p>　　???? 64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接； </p><p>　　?????多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 </p><p>　　DS18B20芯片有3 個(gè)引腳: GN

64、D為電壓地直接接地；DQ為單數(shù)據(jù)總線用來(lái)與單片機(jī)相連接,本系統(tǒng)中DQ與單片機(jī)P2.2接口連接,僅此一個(gè)連接就能保證DS18B20與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換；VDD引腳接電源電壓。</p><p>　　3.3.3 DS18B20的工作原理</p><p>　　DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。</

65、p><p>　　18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源,分別是：ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM， RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1

66、、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在

67、RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。我們?cè)诿恳淮巫x溫度之前都必須進(jìn)行復(fù)雜的且精準(zhǔn)時(shí)序的處理，因?yàn)镈S18B20的硬件簡(jiǎn)單結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致軟件的巨大開消。</p><p>　　3.3.4 溫度采集</p><p>　　通過(guò)DS18B20單線總線的所有執(zhí)行處理都從一個(gè)初始化序列開始。初始化序列包括一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和隨后由從機(jī)發(fā)出的存在脈沖：</p><p>　　

68、1、復(fù)位：首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號(hào)。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 </p><p>　　2、存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60~240uS的低電平信號(hào)。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來(lái)將會(huì)

69、是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　3、控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。各自功能如下：</p><p>　　Read ROM（讀ROM）[33H] （方括號(hào)中的為16進(jìn)制的命令字）</p><p>

70、;　　這個(gè)命令允許總線控制器讀到DS18B20的64位ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè)DS18B20的時(shí)候才可以使用此指令。</p><p>　　Match ROM（指定匹配芯片）[55H] </p><p>　　這個(gè)指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了64位序列號(hào)，當(dāng)總線 上有多只DS18B20時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號(hào)相同的芯片才能做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適合單芯片和多芯片掛

71、接。 </p><p>　　Skip ROM（跳躍ROM指令）[CCH] </p><p>　　這條指令使芯片不對(duì)ROM編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。 </p><p>　　Search ROM（搜索芯片）[F0H] </p><p>　　在芯片初始

72、化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法識(shí)別所有器件的64位ROM。 </p><p>　　Alarm Search（報(bào)警芯片搜索）[ECH] </p><p>　　在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)附合溫度高于TH或小于TL報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測(cè)得溫度值達(dá)不到報(bào)警條件為止。</p><p>　　ROM指令

73、為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠(chéng)然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過(guò)每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來(lái)區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)可以跳過(guò)ROM指令（注意：此處指的跳過(guò)ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過(guò)指令”）。</p><p>　　4、控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就

74、是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。</p><p>　　Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）[4EH]：這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址2（報(bào)警RAM之TH）和地址3（報(bào)警RAM之TL）。寫入過(guò)程中可以

75、用復(fù)位信號(hào)中止寫入。 </p><p>　　Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH]：此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個(gè)RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過(guò)程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。 </p><p>　　Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM中）[48H]：此指令將

76、RAM中的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于EEPROM儲(chǔ)存處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持10MS，來(lái)維持芯片工作。</p><p>　　Convert T（溫度轉(zhuǎn)換）[44H]：收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入RAM的第1、2地址。此后由于芯片忙于溫度

77、轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持500MS，來(lái)維持芯片工作。 </p><p>　　Recall EEPROM（將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM）[B8H]：此指令將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM中的第3、4個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工

78、作完成時(shí)，總線將輸出“1”。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時(shí)將被自動(dòng)執(zhí)行。這樣RAM中的兩個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為EEPROM中數(shù)據(jù)的鏡像。 </p><p>　　Read Power Supply（工作方式切換）[B4H]：此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的電源狀態(tài)字，“0”為寄生電源狀態(tài)，“1”為外部電源狀態(tài)。</p><p>　　存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是

79、芯片控制的關(guān)鍵。 </p><p>　　5、執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。</p><p>　　DS18B20需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1 、讀0和讀1。所有這些信號(hào)，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。和DS18B20間的任何通訊都需要以初始化序列開始。

80、一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)腞OM命令和存儲(chǔ)器操作命令）。</p><p>　　主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖 主機(jī)接受所需的最短時(shí)間480us</p><p>　　Min=480us 多少18b20發(fā)出</p><p>　　vdd Max=960us 6

81、0us 應(yīng)答脈沖</p><p><b>　　Gnd </b></p><p>　　圖3-8 DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖</p><p>　　DS18B20的讀時(shí)序</p><p>　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15u

82、s之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成。</p><p>　　主cpu讀0時(shí) 主cpu讀1時(shí)</p><p>　　u </p><p><b>　　Gnd</b></p>

83、<p>　　主cpu采樣 主cpu采樣</p><p>　　1us 1us</p><p>　　15us 15us 30us 15us</p><p>　　圖3-9 DS1

84、8B20的讀時(shí)序圖 </p><p>　　DS18B20的寫時(shí)序：</p><p>　　對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。&

85、lt;/p><p>　　1us </p><p>　　60-120us 60-120us</p><p>　　u 主cpu寫0時(shí) u 主cpu寫1時(shí)<

86、;/p><p>　　Gnd gnd</p><p>　　1us 1us</p><p>　　15us 15us 30us 15us 15us 30us&

87、lt;/p><p>　　圖3-10 DS18B20的寫時(shí)序圖</p><p>　　3.4 測(cè)速定位部分</p><p>　　霍爾傳感器（CS3144）應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理，采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，它是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、史密特觸發(fā)器，溫度補(bǔ)償電路和集電極開路的輸出級(jí)組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

88、一周,霍爾傳感器經(jīng)過(guò)磁片上方時(shí)產(chǎn)生一個(gè)低電平。利用單片機(jī)計(jì)數(shù)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)速。</p><p>　　轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法很多，根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有M法（測(cè)頻法）、T法（測(cè)周期法）和MPT法（頻率周期法），該系統(tǒng)采用了M法（測(cè)頻法）。由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)衡量，在變換過(guò)程中多數(shù)是有規(guī)律的重復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將一塊永久磁鋼固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)盤邊沿，轉(zhuǎn)盤隨測(cè)軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著

89、同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤下方安裝一個(gè)霍爾器件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，霍爾器件輸出脈沖信號(hào)，其頻率和轉(zhuǎn)速成正比。脈沖信號(hào)的周期與電機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系：</p><p>　　n=60/PT (1)</p><p>　　式中：n為電機(jī)轉(zhuǎn)速;P為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù);T為輸出方波信號(hào)周期</p><p>　　根據(jù)式（1）即可計(jì)算出直

90、流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　霍爾器件是由半導(dǎo)體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場(chǎng)B，在沿平面方向兩端加外電場(chǎng)，則使電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在器件的2個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。其大小和外磁場(chǎng)及電流大小成比例?；魻栭_關(guān)傳感器由于其體積小、無(wú)觸點(diǎn)、動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，故在測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在這里選用美國(guó)史普拉格公司（SPRAGUE）生產(chǎn)的3000系列霍爾開關(guān)傳感器301

91、3，它是一種硅單片集成電路，器件的內(nèi)部含有穩(wěn)壓電路、霍爾電勢(shì)發(fā)生器、放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路簡(jiǎn)單<輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點(diǎn)。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速控制原理</b></p><p>　　直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與施加于電機(jī)兩端的電壓大小有關(guān)，可以采用C8051F060片內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換器DAC0的輸出

92、控制直流電機(jī)的電壓從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在這里采用簡(jiǎn)單的比例調(diào)節(jié)器算法（簡(jiǎn)單的加一、減一法）。比例調(diào)節(jié)器的輸出系統(tǒng)式為：</p><p>　　式中：Y為調(diào)節(jié)器的輸出;e（t）為調(diào)節(jié)器的輸人，一般為偏差值;Kp為比例系數(shù)。</p><p>　　從式（2）可以看出，調(diào)節(jié)器的輸出Y與輸入偏差值e（t）成正比。因此，只要偏差e（t）一出現(xiàn)就產(chǎn)生與之成比例的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時(shí)的特點(diǎn)，這是一種最基本

93、的調(diào)節(jié)規(guī)律。比例調(diào)節(jié)作用的大小除了與偏差e（t）有關(guān)外，主要取決于比例系數(shù)Kp，比例調(diào)節(jié)系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性也越大。反之，比例系數(shù)越小，調(diào)節(jié)作用越弱。對(duì)于大多數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。比例調(diào)節(jié)的主要缺點(diǎn)是存在靜差，對(duì)于擾動(dòng)的慣性環(huán)節(jié)，Kp太大時(shí)將會(huì)引起自激振蕩。對(duì)于擾動(dòng)較大，慣性也比較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)器就難于兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，需采用調(diào)節(jié)規(guī)律比較復(fù)雜的PI（比例積分調(diào)節(jié)器）或PID（比例、積分、

94、微分調(diào)節(jié)器）算法。</p><p>　　3.5 電機(jī)的搭建和供電設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5.1電機(jī)的配置</p><p>　　我想了很多方法最終確定成為了機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)的的配置方法如下：</p><p>　?。?）選用電機(jī)軸比較長(zhǎng)的電機(jī)類型。有條件的當(dāng)然可以定制電機(jī)軸的長(zhǎng)度。所以，我還是老老實(shí)實(shí)地跑遍了電子市場(chǎng)，千挑萬(wàn)選軟磨硬泡，終于

95、買到了比較合適的型號(hào)</p><p>　　圖 3-11 電機(jī)實(shí)樣</p><p>　?。?）找到電機(jī)后，需要對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?。在此之前，我們還需要準(zhǔn)備以下一些特殊的東西：</p><p>　　一截小金屬管，充當(dāng)滑環(huán)用。要求表面光滑耐磨，內(nèi)徑略大于電機(jī)軸的直徑，并留有適當(dāng)空間。</p><p>　　圖 3-11 代替滑環(huán)的金屬管&l

96、t;/p><p>　　一段橡膠熱塑套管，遇熱收縮的那種。</p><p>　　圖 3-12 橡膠熱塑套管</p><p>　　一段適合做電刷的金屬片，要求耐磨，并有適當(dāng)彈性。我們可以用插頭中的金屬插片；如果有必要，可以找一根小彈簧，用于給電刷和滑環(huán)的接觸間提供適當(dāng)?shù)膹椥詨毫?。如果找不到合適的金屬片，也可以用回形針來(lái)代替。</p><p>　　

97、圖 3-13 代替電刷的金屬片及彈簧</p><p>　　電機(jī)軸及滑環(huán)的改造過(guò)程如下：</p><p>　　把橡膠套管套在電機(jī)軸上，用打火機(jī)均勻加熱烘烤套管，令其收縮、包裹住電機(jī)軸當(dāng)然要注意掌握烘烤的火候，別把家給燒了。哈哈，未成年兒童一定要在家長(zhǎng)的監(jiān)護(hù)下實(shí)施該操作哦！</p><p>　　圖 3-14 為電機(jī)軸套上熱塑套管</p><p&

98、gt;　　把金屬管改造為滑環(huán)（參見圖 3-15 將金屬管改造為滑環(huán)）后，我們可以把滑環(huán)套在電機(jī)軸套管上看看效果（參見圖 3-16 把滑環(huán)套在電機(jī)軸上看看效果）。然后，我們把滑環(huán)焊接安裝在指針板上</p><p>　　圖 3-15 將金屬管改造為滑環(huán)</p><p>　　圖 3-16 把滑環(huán)套在電機(jī)軸上</p><p>　　3.5.2電刷的供電設(shè)計(jì)</p

99、><p>　　把電機(jī)安裝在基座上。并安裝金屬電刷（參見圖 3-17 電機(jī)與電刷安裝效果圖）。在該圖中，我們也用了一個(gè)回形針來(lái)代替電刷，也可以用其它的合適材料來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖 3-17 電機(jī)與電刷安裝效果圖</p><p>　　把指針板安裝在電機(jī)軸上，電機(jī)軸與指針板地線之間用焊錫焊死。在焊接時(shí)，注意調(diào)節(jié)指針板的重心，并確保金屬管（電源線）與電

100、機(jī)軸（地線）之間不要搭焊短路。至此，整個(gè)結(jié)構(gòu)完成。參見（圖 1.14：完整的供電結(jié)構(gòu)側(cè)面效果圖）</p><p>　　圖 3-18 完整的供電結(jié)構(gòu)側(cè)面效果圖</p><p>　　把電機(jī)軸接到電源負(fù)端（注：電機(jī)外殼與電機(jī)軸是短路導(dǎo)電的），電刷接到電源正端。指針板就可以通電工作了。這時(shí)如果讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電刷與滑環(huán)作相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)。仍舊可以源源不斷地把電源共給指針板。</p>

101、<p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了3周的硬件搭建和調(diào)試，雖然費(fèi)了很大的勁兒但是從中學(xué)到了不少的知識(shí)在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們靠近些。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（

102、ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。</p><p>　　第4 章 系統(tǒng)的軟件部分</p><p>　　系統(tǒng)軟件部分分為：電機(jī)測(cè)速定位部分，時(shí)鐘表盤顯示部分，數(shù)字時(shí)鐘顯示部分，轉(zhuǎn)速顯示部分，溫度顯示部分，字體顯示部分及時(shí)間處理部分。</p><p><b>　　程序流程圖如下：</b&

103、gt;</p><p><b>　　圖4-1程序流程圖</b></p><p>　　4.1 模擬表盤部分</p><p>　　模擬表盤的時(shí)針、分針、秒針的定位顯示程序及算法:</p><p><b>　　//秒針定位</b></p><p>　　i = 2 * Time_S

104、; //秒針定位="秒"*3 </p><p>　　S_Line = i + Time_S ; </p><p>　　S_Line = 180-S_Line ; <

105、;/p><p>　　//時(shí)針定位 </p><p>　　if ( Time_H > 11 ) i = Time_H -12 ; //"時(shí)"轉(zhuǎn)換為12小時(shí)制 </p><p>　　else i = Time_H ;

106、 </p><p>　　j = i * 16 - i ; </p><p>　　i = Time_M / 4 ; </p&

107、gt;<p>　　H_Line = j + i ; //時(shí)針定位="時(shí)"*15+"分"/4 </p><p>　　H_Line = 180-H_Line ; </p><p>　　//分針定位

108、 </p><p>　　i = 2 * Time_M ; //分針定位="分"*3 </p><p>　　M_Line = i + Time_M ; </p><p&g

109、t;　　M_Line = 180-M_Line ; </p><p>　　break; </p><p>　　4.2 模糊控制部分</p><p>　　當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由于電

110、壓不穩(wěn)定或者其它的原因出現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，程序能通過(guò)改變定時(shí)器的初值，使顯示能夠自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使顯示能夠保持穩(wěn)定。這樣增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使顯示效果更加的完好。</p><p>　　Disp_Line = 0 ; </p><p>　　if ( Timer1_JSQ > 180

111、 ) </p><p>　　{ </p><p>　　if ( Timer1_JSQ > 220 ) Disp_time_set = Disp_time_se

112、t - 0x1f ; </p><p>　　else if ( Timer1_JSQ > 200 ) Disp_time_set = Disp_time_set - 0x0f ;</p><p>　　else if ( Timer1_JSQ > 190 ) Disp_time_set = Disp_time_set - 0x08 ;</p><p&g