智能空調(diào)節(jié)電控制器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章引言1</b></p><p>　　1.1傳感器的概述和應(yīng)用前景1</p><p>　　1.2課題目的和意義2</p><p>　　1.3課題的主要組成和設(shè)計(jì)要求3</p><p>

2、;　　第2章方案比較與論證4</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)思路4</p><p>　　2.2方案設(shè)計(jì)比較4</p><p>　　2.3方案的確定7</p><p>　　第3章硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)思路與方法5</p><p>　　3.2基本功能

3、模塊電路6</p><p>　　3.2.1溫度采集模塊6</p><p>　　3.2.2系統(tǒng)控制模塊9</p><p>　　3.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊9</p><p>　　3.2.4顯示模塊10</p><p>　　3.2.5紅外發(fā)送與接收模塊12</p><p>　　3.2

4、.6單片機(jī)引腳分配圖14</p><p>　　第4章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)15</p><p>　　第5章設(shè)計(jì)演示結(jié)果26</p><p>　　5.1硬件演示效果27</p><p>　　第6章結(jié)論與展望30</p><p><b>　　6.1結(jié)論30</b></p>

5、<p>　　6.2結(jié)束語30</p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p>　　附錄一系統(tǒng)原理圖33</p><p>　　附錄二程序清單34</p><p><b>　　智能

6、空調(diào)節(jié)電控制器</b></p><p><b>　　本文摘要</b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)了一種基于STC89C52單片機(jī)能學(xué)習(xí)各種32位空調(diào)遙控指令并自動(dòng)依據(jù)檢測(cè)到的溫度調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)的空調(diào)控制裝置的實(shí)現(xiàn)方案，以及硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的方法。本設(shè)計(jì)充分利用了單片機(jī)價(jià)格低、功能強(qiáng)、抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)環(huán)境溫度檢測(cè)和空調(diào)紅外控制給出了實(shí)用的硬件

7、設(shè)計(jì)和軟件編程，成功實(shí)現(xiàn)了控制器對(duì)空調(diào)的智能控制。整個(gè)裝置采用DS18B20實(shí)時(shí)采集環(huán)境中的溫度，同時(shí)顯示在數(shù)碼管上；用紅外線發(fā)射與接收與空調(diào)進(jìn)行數(shù)據(jù)指令通信，將外部中斷撲捉到得指令信號(hào)存儲(chǔ)到掉電非易失性外部E2PROM存儲(chǔ)器中，單片機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的溫度向空調(diào)發(fā)送相應(yīng)的指令信號(hào)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，DS18B20溫度采集，紅外通信，I2C總線通信</p><p>　　I

8、ntelligent Air Conditioning Power Controller</p><p>　　Abstract: This text has designed a Implementation Scheme, which is an air-conditioning control device based on STC89C52 micro-controller, it can learn al

9、l kinds of 32 bits air-conditioning remote control instructions and adjust the air-conditioning’s running automaticly according to the temperature detected. The design makes full use of low cost single chip, functional s

10、trength, and good anti-jamming, For infrared temperature detection and control of air conditioning gives practical hardware des</p><p>　　Keywords: SCM, DS18B20 temperature acquisition, Infrared Communicati

11、on, I2C bus communication</p><p><b>　　第1章引言</b></p><p>　　隨著“信息時(shí)代”的到來，作為獲取信息的手段——傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對(duì)其要求越來越高，需求越來越迫切。傳感器技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非

12、常重要的。</p><p>　　1.1傳感器的概述和應(yīng)用前景</p><p>　　由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕?/p>

13、口電路調(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應(yīng)用。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。

14、</p><p>　　溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，②模擬集成溫度傳感器，③智能集成溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。文章

15、將介紹智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對(duì)以此傳感器，AT89C52單片機(jī)為控制器構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。該裝置適用于人民的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用于溫度測(cè)量。</p><p>　　DS18B20介紹及優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器,可廣泛

16、用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。 </p><p>　　1．DS18B20性能特點(diǎn) </p><p>　　DS18B20的性能特點(diǎn)：①采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位），②測(cè)溫范圍為-55℃-+125℃，測(cè)量

17、分辨率為0.0625℃, ③內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM，④適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)，⑤用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限，⑥內(nèi)含寄生電源。 </p><p>　　2．DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) </p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。</p><p>　　64位光

18、刻ROM是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列號(hào)。不同的器件地址序列號(hào)不同。 </p><p>　　3. DS18B20控制方法 </p><p>　　在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I

19、/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。</p><p>　　CPU對(duì)DS18B20的訪問流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這

20、樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。</p><p>　　1.2課題背景和意義</p><p>　　現(xiàn)有辦公室的空調(diào)由于人為控制上下限的溫度值，有時(shí)候?yàn)榱藞D舒服將溫度設(shè)的很低，而且在無人的時(shí)候常常忘記關(guān)掉空調(diào)，特別是在一些大型的公共場(chǎng)所，這不僅僅會(huì)造成電能的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)人的身體健康不利，基于這種背景空調(diào)節(jié)電控制器就有它的用場(chǎng)了，它通過自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度判斷是否達(dá)到上下限值從而自動(dòng)通

21、過發(fā)射學(xué)習(xí)到得紅外指令信號(hào)來控制空調(diào)的制冷、加熱和開關(guān)機(jī)來達(dá)到節(jié)能的目的。</p><p>　　在傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)中大都采用模擬溫度傳感器(例如AD590)一般經(jīng)前端放大、A／D變換和數(shù)據(jù)修正等過程。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)上存在電源干擾、濾波不可靠，線路過于復(fù)雜、無屏蔽措施等不可靠因素。DS18B20在芯片的內(nèi)部自帶模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的，使用起來非常的方便。它采用單線傳輸技術(shù)，另外，溫度的分辨率可以選

22、擇9到12位的分辨率。因此采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20可將溫度直接轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且在單總線上可以掛多片DS18B20，微機(jī)只需一根端口線就能與多片DS18B20進(jìn)行通信，而且由于它體積小的優(yōu)點(diǎn)，因此占用的PCB板面積很小,電路也很好設(shè)計(jì)。因此，由單片機(jī)和DSI8B20構(gòu)成的分布式多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)改變傳統(tǒng)的溫度采樣模式，具有可靠性高、線路簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、功能便于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。</p><p&

23、gt;　　本設(shè)計(jì)應(yīng)用性和實(shí)用性都比較強(qiáng)，只要應(yīng)用不同的傳感器就可以用到不同的系統(tǒng)中，比如壓力監(jiān)測(cè)、風(fēng)速、濕度等等，并且通信采用的是紅外信號(hào)，在使用時(shí)基本上不用改變?cè)械脑O(shè)備。并且在設(shè)計(jì)完了以后，控制器會(huì)根據(jù)編程自動(dòng)控制空調(diào)調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度在設(shè)置的溫度范圍內(nèi)，具有智能控制的功能。</p><p>　　為了提高對(duì)傳感器和紅外信號(hào)發(fā)送和接收的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)紅外通信的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原

24、則而設(shè)計(jì)了本器件。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)以及紅外信號(hào)的使用而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一控制器。文中傳感器理論、紅外通信技術(shù)、單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用DS18B20傳感器探測(cè)環(huán)境溫度的過程以及紅外指令信號(hào)的發(fā)送與接收。</p><p>　　1.3課題的主要組成和設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括溫度采集模塊，系統(tǒng)控制模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，顯示模塊，紅外信號(hào)撲捉與發(fā)送模塊五

25、個(gè)部分。文中對(duì)每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和紅外信號(hào)指令的撲捉與發(fā)送。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求如下：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)制作一個(gè)辦公室空調(diào)節(jié)電控制器來控制辦公室空調(diào)的電源。具體要求如下：</p><p>　　14°~28°內(nèi)不能開啟空調(diào)；</p>

26、<p>　　低于14°時(shí)允許開啟制熱，達(dá)到18°時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，自然降溫到14°時(shí)又允許開啟；</p><p>　　高于28°時(shí)允許開啟制冷，達(dá)到24°時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，自然升溫到28°時(shí)又允許開啟；</p><p>　　第2章方案比較與論證</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)思路<

27、;/b></p><p>　　智能空調(diào)節(jié)電控制器是由微控制器獲取溫度傳感器數(shù)據(jù)，并通過紅外通信技術(shù)對(duì)環(huán)境內(nèi)的空調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的控制。</p><p>　　在設(shè)計(jì)之時(shí)首先要對(duì)整體架構(gòu)要有個(gè)清晰地了解，針對(duì)控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求，應(yīng)著重考慮MCU的選型，時(shí)鐘頻率是否有特殊要求，內(nèi)存以及ROM的需求，內(nèi)部功能模塊的特殊功能等；其次是溫度傳感器的選擇，可以從兩個(gè)方面來考慮。第一，使用AD芯

28、片對(duì)溫度信號(hào)采樣，第二，直接使用數(shù)字溫度傳感器；為了滿足系統(tǒng)的多功能以及可視化要求，考慮采取何種自控顯示控制的方法；再者是考慮到與空調(diào)的通信方式的選擇，可以選擇數(shù)據(jù)線的通信方式或者紅外通信的方式。</p><p>　　2.2 方案設(shè)計(jì)比較</p><p>　　方案一：直接在空調(diào)的控制裝置中加入溫度傳感器的溫度檢測(cè)電路，同時(shí)加入相關(guān)的程序。</p><p>　　這種

29、方案的硬件電路和相關(guān)的程序編寫是最簡(jiǎn)單的，但操作起來也是最麻煩的，因?yàn)樗痖_空調(diào)，從新安裝電路，下載程序，這是最不實(shí)用的一種。</p><p>　　方案二：采用獨(dú)立的模塊，用具有硬件I2C總線控制單元的單片機(jī)和溫度傳感器檢測(cè)電路構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的模塊，通過判斷檢測(cè)到的不同的溫度值來控制空調(diào)的運(yùn)行，而它們的連接采用數(shù)據(jù)線的方式，單片機(jī)上只要一個(gè)用來控制的I/O口就行。</p><p>　　此方

30、案雖然在安裝上沒有方案一麻煩，但也要拆開空調(diào)，采用數(shù)據(jù)線的控制方式能夠保證數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆€(wěn)定性和不被干擾，同時(shí)也省去了紅外指令學(xué)習(xí)的需要，但在位置上受到了限制，只能在一定的范圍內(nèi)安裝，如果需要遠(yuǎn)距離安裝，它的成本也會(huì)不低，同時(shí)具有硬件I2C總線控制單元的單片機(jī)本身成本就高一些。</p><p>　　方案三：同樣采用獨(dú)立的模塊，直接用不具有硬件I2C總線控制單元的51單片機(jī)和溫度傳感器檢測(cè)電路構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的模塊，通過

31、判斷檢測(cè)到的不同的溫度值來控制空調(diào)的運(yùn)行，同時(shí)這次我們采用紅外通信的方式，這也就要求模塊能夠?qū)W習(xí)存儲(chǔ)不同紅外遙控器的指令，并且依據(jù)檢測(cè)到的溫度像空調(diào)發(fā)送不同的空調(diào)指令，因而在硬件電路上還要加上紅外接收和紅外發(fā)送的電路，以及外部的存儲(chǔ)器。</p><p>　　方案三采用紅外通信的方式和單片機(jī)軟件模擬I2C總線，相對(duì)來說電路與編程是最復(fù)雜的一種，但是可操作性和可維護(hù)性是最好的，并且同樣能夠?qū)W習(xí)適用大部分的空調(diào)，通過紅

32、外信號(hào)的傳輸控制方式對(duì)裝置的安裝也非常的方便，既不需要拆動(dòng)空調(diào)，只要在紅外敏感的范圍內(nèi)對(duì)安裝的位置也沒要求，安裝的成本也不會(huì)提高，而51單片機(jī)也是目前市場(chǎng)上最成熟，最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一款單片機(jī)，對(duì)它的應(yīng)用也是最方便的。</p><p><b>　　2.3方案的確定</b></p><p>　　從上面方案的比較來看，方案三不但滿足功能要求，而且系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性比較高，抗干擾能力

33、也較好，性價(jià)比較高。根據(jù)以上方案的對(duì)比，以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備的情況，綜合考慮后，最終選定第3套方案。</p><p>　　第3章整體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)思路與方法</p><p>　　電路設(shè)計(jì)仿真軟件有很多種，像Multisim,Proteus,Protel等，我選擇用Protel dxp作為我的電路制圖軟件，因?yàn)椋?lt;/p>

34、<p>　　1. Protel DXP是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2. 通過設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，Protel DXP為電路設(shè)計(jì)提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。</p><p>　　3. Protel DXP不是

35、單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、Auto Router（自動(dòng)布線器）和FPGA設(shè)計(jì)等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。</p><p>　　軟件選擇后，然后就是要對(duì)系

36、統(tǒng)功能模塊化，把系統(tǒng)分成若干不同功能的模塊，然后分別繪制所需的模塊。因此根據(jù)實(shí)際情況，可以將本系統(tǒng)分為如下幾個(gè)部分：溫度采集模塊，系統(tǒng)控制模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，數(shù)碼管顯示模塊，紅外接收模塊，紅外發(fā)送模塊。整個(gè)裝置的框架圖如圖3.1所示。</p><p><b>　　、</b></p><p>　　圖3.1 控制器框架圖</p><p>　　根據(jù)各

37、基本模塊的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)整體電路圖，系統(tǒng)原理圖請(qǐng)?jiān)斠姼戒汚。</p><p>　　3.2基本功能模塊電路</p><p>　　3.2.1溫度采集模塊</p><p>　　1. DS18B20基本介紹</p><p>　　該模塊使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，沒有采用傳統(tǒng)的熱敏電阻和AD轉(zhuǎn)換等方式進(jìn)行溫度采集，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，并且也提高

38、了可靠性和穩(wěn)定性。DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。外形圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.2 DS18B20外型圖</p><p>　　DS28B20內(nèi)部存貯器（如圖3.3示）由一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性，電可擦除EERAM組成，后者存貯高低溫度和觸發(fā)器TH和TL。<

39、;/p><p>　　圖3.3 DS18B20存貯器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　每一DS18B20包括一個(gè)唯一的64位長(zhǎng)的ROM編碼，由于多個(gè)傳感器可以漏極開路的形式掛載在一根總線上，因此主機(jī)搜索不同的ROM編碼就可以找到不同的傳感器，ROM編碼格式如圖3.4所示。主機(jī)進(jìn)行ROM操作時(shí)，必須提供五種操作命令之一：1）Read ROM(讀ROM),2)Match ROM(符合ROM),3)Sear

40、ch ROM(搜索ROM),4)Skip ROM(跳過ROM),Alarm Search(告警搜索)。</p><p>　　MSB LSB MSB LSB MSB LSB</p><p>　　（最高有效位） （最低有效位）</p><p>　　圖3.4 ROM編碼格式</p><p&

41、gt;　　溫度采集模塊最重要的是要弄清傳感器是怎樣把溫度進(jìn)行數(shù)字化的。在DS18B20內(nèi)部完成提供0.5℃的分辨率，溫度讀數(shù)以16位、符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。溫度是以1/2℃LSB（最低有效位）形式表示時(shí)，產(chǎn)生以下9位格式，如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 DS18B20內(nèi)溫度數(shù)據(jù)格式</p><p>　　為了達(dá)到更高的精度，則在對(duì)DS18

42、B20測(cè)溫原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀DS18B20內(nèi)部暫存器的方法，將DS18B20的測(cè)溫分辨率提高到0.01~0.1℃。首先用讀暫存器指令（BEH），讀出0.5℃為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度整數(shù)部分T1，然后用BEH指令讀取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值M1和每度計(jì)數(shù)值M2?？紤]到DS18B20測(cè)量溫度的整數(shù)部分是以0.25℃、0.75℃為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度T可以用下式計(jì)算得

43、到：</p><p>　　T=(T1-O.25)+(M2-M1)/M2</p><p>　　2. 溫度采集模塊電路</p><p>　　根據(jù)DS18B20技術(shù)參數(shù)，溫度采集模塊電路設(shè)計(jì)如圖3.6所示。DS18B20采用+5V電源供電，而不采用數(shù)據(jù)線供電的寄生電源供電形式，目的在于減少溫度轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)讀取的時(shí)間，提高傳感器的工作效率。DS18B20數(shù)據(jù)傳輸端口漏極開路，

44、因此多個(gè)DS18B20可以進(jìn)行“線與”，掛載在同一條數(shù)據(jù)線上。數(shù)據(jù)線使用上拉電阻連接到VCC，以滿足電平轉(zhuǎn)換期間提供足夠的電流。其中數(shù)據(jù)端接單片機(jī)引腳P1.7。</p><p>　　圖3.6 溫度采集電路</p><p>　　3.2.2系統(tǒng)控制模塊</p><p>　　1. 內(nèi)部時(shí)鐘電路。</p><p>　　MCS-51芯片內(nèi)有一個(gè)高增益

45、反向放大器，XTAL1,XTAL2引腳分別為該反向放大器的輸入端和輸出端，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 內(nèi)部時(shí)鐘電路</p><p>　　電路中的電容C1、C2的取值對(duì)振蕩頻率輸出的頻率值、穩(wěn)定性及振蕩電路起振速度有少許影響，C1、C2可在20PF-100PF之間選擇，外接

46、陶瓷振蕩器時(shí)典型取值為47PF，取60PF-70PF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。晶體振蕩頻率可在1.2M-12M之間選擇，根據(jù)實(shí)際情況，選擇11.0592MHZ。</p><p><b>　　2. 系統(tǒng)復(fù)位電路</b></p><p>　　MCS-51單片機(jī)的復(fù)位操作有兩種方式：上電復(fù)位和上電按鈕復(fù)位。通常因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行的需要，常常需要人工按鈕復(fù)位，復(fù)位電路如圖3.8所

47、示，只需要將一個(gè)常開按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路，按下開關(guān)一定時(shí)間就能使RST引腳端為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　圖3.8 系統(tǒng)復(fù)位電路</p><p>　　3.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊</p><p>　　在此模塊中，使用24C02作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，把DS18B20的ROM信息保存到里面。1. 24C02基本介紹</p><p&

48、gt;　　24C02是一個(gè)2K存儲(chǔ)空間的COMS EEPROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，16字節(jié)頁寫緩沖器。它支持IIC總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，通過器件地址輸入端A0,A1和A2最多可以實(shí)現(xiàn)將8個(gè)24C02連接到總線上。對(duì)24C02進(jìn)行操作，必須嚴(yán)格掌握讀寫時(shí)序。</p><p>　　2. IIC總線工作原理</p><p>　　IIC總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào)，他們分別是：開始信號(hào)

49、、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。</p><p>　　開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。  結(jié)束信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。   應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根

50、據(jù)實(shí)際情況做出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。</p><p>　　I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為

51、高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì)如圖3.9所示，SCK時(shí)鐘線和SDA數(shù)據(jù)線經(jīng)上拉電阻接+5V電源。</p><p>　　圖3.9 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊</p><p>　　3.2.4顯示模塊</p><p>　　1. 溫度數(shù)據(jù)顯示部分</p><p>　　圖3

52、.10所示模塊使用8位一體共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示器，單片機(jī)輸出信號(hào)不能直接接入數(shù)碼管，因?yàn)榇藭r(shí)I/O口輸出電流并不能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。因此必須在數(shù)碼管輸入端接驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)的接法有多種，可以使用上面模塊電路中所使用的方法，直接經(jīng)上拉電阻接到電源，還有一種方式就是接驅(qū)動(dòng)芯片，滿足信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換。此模塊中采用信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片74LS244輸出到數(shù)碼管。而單片機(jī)P0口輸出信號(hào)作為數(shù)碼管段選信號(hào)，顯示數(shù)字或者字符，P2口輸出信號(hào)作為數(shù)碼管位選信號(hào)，用來選

53、擇哪個(gè)數(shù)碼管亮或滅。其中后五位數(shù)碼管用來顯示溫度數(shù)據(jù)，末尾兩位為小數(shù)顯示，第三位為帶小數(shù)點(diǎn)的整數(shù)顯示。第六位為負(fù)數(shù)字符“-”顯示。最高三位顯示DS18B20編號(hào)，用來顯示當(dāng)前DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，如“no 1”等編號(hào)。</p><p>　　圖3.10 顯示模塊</p><p><b>　　工作狀態(tài)顯示部分</b></p><p>　　圖3.

54、11 工作狀態(tài)提示電路</p><p>　　如圖3.11示，發(fā)光二極管D1用來表示發(fā)送加熱指令后的狀態(tài)，并配合揚(yáng)聲器LS1一聲提示；發(fā)光二極管D2表示發(fā)送制冷指令后的狀態(tài)；發(fā)光二極管D3表示發(fā)送開關(guān)指令后的狀態(tài)；并且每次成功發(fā)送指令后都會(huì)配合揚(yáng)聲器LS1一聲提示。</p><p>　　3.2.5紅外發(fā)送與接收模塊</p><p><b>　　1. 紅外發(fā)

55、送模塊</b></p><p>　　考慮到成本的因素，我采用的是軟件調(diào)制發(fā)射的方法。 一般紅外電視遙控器的輸出都是用編碼后串行數(shù)據(jù)對(duì)38～40kHz的方波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生的。 當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms

56、、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。 上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制，然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。一般電視遙控器的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后16位為8位的操作碼和8位的操作反碼，用于核對(duì)數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。 根據(jù)紅外編碼的格式，發(fā)送數(shù)據(jù)前需要先發(fā)送9ms的起始碼和4

57、.5ms的結(jié)果碼。</p><p>　　遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形如下圖所示：</p><p>　　圖3.12 數(shù)據(jù)0和1的寬度</p><p>　　圖3.13 紅外信號(hào)0和1的調(diào)制示意</p><p>　　圖3.14 一條紅外信號(hào)的指令 </p><p><b>　　2. 紅外接收模塊</b>

58、;</p><p>　　接收電咱我們使用一化紅外接紅外接收管TL0038，不需要任何外接無件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，實(shí)物如圖3.15所示：</p><p>　　圖3.15 紅外一體化接收頭實(shí)物圖</p><p>　　TL0038接收到38kHz紅外信號(hào)時(shí)，輸出端輸出低電平，否則為高電平。從接收端出來的數(shù)據(jù)波形如圖3.16所示：&l

59、t;/p><p>　　圖3.16 解調(diào)出來的指令信號(hào)</p><p>　　整個(gè)紅外發(fā)送以及與單片機(jī)的接口原理圖如圖3.17：</p><p>　　圖3.17 紅外發(fā)射與接收部分</p><p>　　P3是TL0038的原理框圖，它的數(shù)據(jù)端直接接到單片機(jī)的P32外部中斷0口，發(fā)送端口則接到P31端，為增大發(fā)射功率加了一個(gè)三極管放大電流。</p

60、><p>　　3.2.6 電源部分</p><p>　　由于控制器是一個(gè)獨(dú)立的模塊，因此我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)采用了從220V市電獨(dú)立供電的方式，先用變壓器將交流電降到24V，再用二極管橋式整流，輸出的電壓輸入到三端線性穩(wěn)壓芯片7805輸出5V的系統(tǒng)所需電壓，電源部分的電路原理圖如圖3.18：</p><p>　　圖3.18 電源模塊原理圖</p><p>

61、;　　3.2.7單片機(jī)引腳分配圖</p><p>　　圖3.19為單片機(jī)引腳分配圖。引腳分配說明如下：</p><p>　　X1，X2分別接時(shí)鐘振蕩電路的輸入輸出；RST為復(fù)位信號(hào)輸入端；SCL，SDA為存儲(chǔ)器24C02的時(shí)鐘線，數(shù)據(jù)線；P2.5，P2.6，P2.7接綠、紅、藍(lán)發(fā)光二極管；P3.7接揚(yáng)聲器；P1.4為多路DS18B20數(shù)據(jù)輸入輸出及控制端口；P0為數(shù)碼管數(shù)據(jù)端口；P1.1

62、,P1.2,P1.3為數(shù)碼管位控制端；P3.1，P3.2為紅外信號(hào)接收和發(fā)送端口。</p><p>　　圖3.19 單片機(jī)引腳分配</p><p>　　上面5個(gè)模塊將下位機(jī)硬件分成了幾個(gè)部分，每個(gè)部分都對(duì)硬件做了較詳細(xì)的介紹，至于下位機(jī)整體的電路圖請(qǐng)?jiān)斠姼戒汚。</p><p>　　第4章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　我把軟件分成了以下

63、幾個(gè)部分：紅外指令信號(hào)的撲捉識(shí)別、紅外指令信號(hào)的調(diào)制發(fā)射、E2PROM外部存儲(chǔ)器的存取、溫度傳感器的溫度的檢測(cè)及數(shù)碼管顯示和單片機(jī)的主程序。</p><p>　　4.1 紅外指令信號(hào)的撲捉識(shí)別</p><p>　　由于采用的是紅外一體化接收頭，它的輸出信號(hào)就是單片機(jī)能夠識(shí)別的TTL電平，因此我采用定時(shí)計(jì)數(shù)的方式來區(qū)別0和1,用下降沿的外部0中斷來撲捉紅外指令信號(hào)。首先檢測(cè)判斷是否是主遙控

64、器的指令信號(hào)，繼而根據(jù)不同的指令可以學(xué)習(xí)存儲(chǔ)不同的遙控器的加熱、制冷和開關(guān)機(jī)指令，這樣在學(xué)習(xí)完指令后控制器就可以根據(jù)檢測(cè)到得不同的溫度值向空調(diào)發(fā)送不同的指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)智能控制和節(jié)能的效果。</p><p>　　紅外指令信號(hào)的撲捉識(shí)別的程序流程圖如圖4.1：</p><p>　　圖4.1 紅外信號(hào)撲捉程序流程圖</p><p>　　整個(gè)紅外指令信號(hào)的撲捉程序放在外部中

65、斷0的中斷服務(wù)程序中。</p><p>　　4.2 紅外指令信號(hào)的調(diào)制發(fā)射</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到的溫度達(dá)到設(shè)定的臨界值時(shí)，單片機(jī)就要通過紅外發(fā)送電路向空調(diào)發(fā)送已經(jīng)學(xué)習(xí)過的相應(yīng)的指令信號(hào)?？紤]到成本的因素，我決定采用軟件調(diào)制發(fā)射的方式。</p><p>　　由于我的主控遙控器是32位編碼，因此本控制器只能識(shí)別32的遙控器指令信號(hào)，依據(jù)紅外一體化接收的

66、解調(diào)原理，發(fā)射時(shí)在低電平部分發(fā)射38K的脈沖信號(hào)，高電平則不發(fā)信號(hào)，發(fā)送38K的脈沖信號(hào)時(shí)采用定時(shí)器2定時(shí)26us。</p><p>　　程序流程圖如4.2：</p><p>　　圖4.2 紅外指令信號(hào)的調(diào)制發(fā)射流程圖</p><p>　　4.3 溫度傳感器的溫度的檢測(cè)及數(shù)碼管顯示</p><p>　　1. 溫度采集部分是系統(tǒng)的核心之一，

67、關(guān)于這一部分在硬件電路設(shè)計(jì)中有詳細(xì)的介紹。而DS18B20溫度傳感器的操作必須掌握嚴(yán)格的時(shí)序，這一點(diǎn)非常重要，當(dāng)初設(shè)計(jì)之時(shí)我就在這里下了很大功夫?？刂坪脮r(shí)序就能編寫相應(yīng)功能的子函數(shù)對(duì)DS18B20進(jìn)行操作?！　∮捎贒S18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。&

68、lt;/p><p>　　由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命

69、令的傳輸都是低位在先。 DS18B20的復(fù)位時(shí)序如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 復(fù)位時(shí)序圖</p><p>　　DS18B20的讀時(shí)序如圖4.4所示：　　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)過程。　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(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)序過程

70、，至少需要60us才能完成。</p><p><b>　　圖4.4 讀時(shí)序圖</b></p><p>　　DS18B20的寫時(shí)序如圖4.5所示：　　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)過程?！　?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

71、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。</p><p><b>　　圖4.5 寫時(shí)序圖</b></p><p>　　在整個(gè)控制器程序的運(yùn)行過程中采用定時(shí)器0定時(shí)，每隔1S實(shí)時(shí)采集一次環(huán)境的溫度值并用數(shù)碼管顯示，下面對(duì)幾個(gè)DS18B20重要的函數(shù)進(jìn)行介紹。</p><p>　　void Write

72、OneChar(unsigned char dat)； //寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)到DS18B20</p><p>　　unsigned char ReadOneChar(void)； //讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)</p><p>　　void Init_DS18B20(void)； //初始化DS18B20</p><p>　　un

73、signed char ReadTemperature(void) //獲取當(dāng)前溫度值，并計(jì)算 </p><p>　　24C02-E2PROM外部存儲(chǔ)器的存取</p><p>　　24C02采用的是I2C總線方式。</p><p>　　4.4.1 I2C總線介紹</p><p>　　I2C總線是由PHILIPS公司推出的一

74、種總線標(biāo)準(zhǔn)，它是同步信號(hào)的一種特殊形式，具有接口線少、控制簡(jiǎn)單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)接到I2C總線上，所有與I2C兼容的器件都具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，通過地址來識(shí)別通信對(duì)象，使他們可以經(jīng)由I2C總線自由通信。</p><p>　　I2C總線由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL兩條線構(gòu)成通信線路，既可發(fā)送數(shù)據(jù)，又可接收數(shù)據(jù)。在CPU和被控IC之間，IC和IC之間都可進(jìn)行雙向

75、傳送，最高傳送速率為400kps,各種器件均并聯(lián)在總線上，但是每個(gè)器件均有唯一的地址，在信息傳輸過程中，I2C總線上并聯(lián)的每個(gè)器件既是被控器（或主控器），又是接收器（或發(fā)送器），這取決于它所完成的功能。CPU發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和數(shù)據(jù)碼兩部分：地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，數(shù)據(jù)碼是通信的內(nèi)容，這樣各IC電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立。</p><p>　　I2C總線硬件結(jié)構(gòu)圖</p>

76、<p>　　下圖為I2C總線硬件結(jié)構(gòu)圖，其中，SCL是時(shí)鐘線，SDA是數(shù)據(jù)線?？偩€上各器件均采用漏極開路結(jié)構(gòu)與總線相接，因此SCL和SDA都需要上拉電阻，總線在空閑狀態(tài)下均保持高電平，連接到總線上的任意器件輸出的低電平，都將使總線的信號(hào)變低，即各器件的SDA和SCL都是線與的關(guān)系。</p><p>　　圖4.6 I2C總線系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　I2C總線支持多主

77、和主從的工作方式，通常為主從工作方式，在主從工作方式下，系統(tǒng)中只有一個(gè)主控制器（單片機(jī)），其他器件都是具有I2C總線的外圍從器件。在主從工作方式中，主控制器啟動(dòng)數(shù)據(jù)的發(fā)送，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，發(fā)出停止信號(hào)。</p><p>　　4.4.3 I2C總線通信格式</p><p>　　下圖為I2C總線上進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ鸥袷?lt;/p><p>　　圖4.7 I2C總線上進(jìn)行一

78、次數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ鸥袷?lt;/p><p>　　4.4.4 數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定</p><p>　　I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平的狀態(tài)才允許變化，如下圖所示：</p><p>　　圖4.8 I2C總線數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定</p><p><b>

79、;　　發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)</b></p><p>　　在利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，首先由主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)I2C總線。在SCL為高電平期間，SDA出現(xiàn)上升沿則為啟動(dòng)信號(hào)。此時(shí)，具有I2C總線的從器件會(huì)檢測(cè)到該信號(hào)，啟動(dòng)時(shí)序如下圖所示：</p><p>　　圖4.9 I2C總線啟動(dòng)時(shí)序圖</p><p><b>　　發(fā)送尋址信號(hào)</b&g

80、t;</p><p>　　主機(jī)發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)后，再發(fā)出尋址信號(hào)。器件地址有7位和10兩種，這里只介紹7位的地址尋址方式。尋址字節(jié)的位定義如下圖所示，尋址信號(hào)由一個(gè)字節(jié)構(gòu)成，高7位為地址位，最低位為方向位，用以表明主機(jī)與從器件的數(shù)據(jù)傳輸方向，方向位為0，表明主機(jī)接下來對(duì)從器件進(jìn)行寫操作；方向位為1，表明主機(jī)接下來對(duì)從器件進(jìn)行讀操作。</p><p>　　圖4.10 尋址字節(jié)的位定義</

81、p><p>　　主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，與主機(jī)連接的從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)R/W位將自己設(shè)定為發(fā)送器或接收器。</p><p>　　從機(jī)的地址有固定部分和可編程部分組成。在一個(gè)系統(tǒng)中可能希望接入多個(gè)相同的從機(jī)，從機(jī)地址中可編程部分決定了可接入總線該類器件的最大數(shù)目，如一個(gè)從機(jī)的7位尋址位有4位為固定位，3位為可編程位，則只能尋址8個(gè)同類的器件，即可

82、以有8個(gè)同樣的器件接入到I2C總線中。</p><p><b>　　應(yīng)答信號(hào)</b></p><p>　　I2C總線協(xié)議規(guī)定，每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（含地址及命令字）后，都要有一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，以確定傳送的數(shù)據(jù)是否被對(duì)方收到。應(yīng)答信號(hào)由接收設(shè)備產(chǎn)生，在SCL為高電平期間，接收設(shè)備將SDA拉為低電平，表示數(shù)據(jù)傳送正確，產(chǎn)生應(yīng)答，時(shí)序圖如下所示：</p><p

83、><b>　　數(shù)據(jù)傳輸</b></p><p>　　圖4.11 I2C總線應(yīng)答時(shí)序圖</p><p>　　主機(jī)發(fā)送尋址信號(hào)并得到從器件應(yīng)答后，便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每次一個(gè)字節(jié)，但每次傳輸都應(yīng)得到應(yīng)答信號(hào)后再傳輸下一個(gè)字節(jié)信號(hào)。</p><p><b>　　非應(yīng)答信號(hào)</b></p><p>　

84、　當(dāng)主機(jī)為接收設(shè)備時(shí)，主機(jī)對(duì)最后一個(gè)字節(jié)不應(yīng)答，以向發(fā)送設(shè)備表示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。</p><p><b>　　發(fā)送停止信號(hào)</b></p><p>　　在全部數(shù)據(jù)傳輸完畢后，主機(jī)發(fā)送停止信號(hào)，即在SCL為高電平期間，SDA上產(chǎn)生一上升沿信號(hào)，停止時(shí)序圖如下：</p><p>　　圖4.12 I2C總線停止時(shí)序圖</p><p&

85、gt;　　目前市場(chǎng)上很多單片機(jī)都已經(jīng)具有硬件I2C總線控制單元，這類單片機(jī)工作時(shí)，總線狀態(tài)由硬件監(jiān)測(cè)，無須用戶介入，操作非常方便。但我使用的AT89C52單片機(jī)不具備I2C總線接口，因此需要通過軟件模擬I2C總線的工作時(shí)序，在使用時(shí)，只需正確調(diào)用各個(gè)函數(shù)就能方便的擴(kuò)展I2C總線接口器件。</p><p>　　在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式：</p><p>　　主機(jī)向從

86、機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過程中不變；</p><p>　　主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后立即從從機(jī)讀取數(shù)據(jù)；</p><p>　　在傳送過程中，當(dāng)需要改變方向時(shí)，需將起始信號(hào)和從機(jī)地址各重復(fù)一次，而兩次讀寫方向位剛好相反。</p><p>　　為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?biāo)準(zhǔn)I2C總線的傳輸具有嚴(yán)格的時(shí)序要求。I2C總線的起始信號(hào)、終止信號(hào)、應(yīng)答或發(fā)送“0”、非應(yīng)答或發(fā)

87、送“1”的模擬時(shí)序如下：</p><p>　　圖4..13 I2C總線模擬時(shí)序圖</p><p>　　單片機(jī)在模擬I2C總線通信時(shí)，需寫出如下幾個(gè)關(guān)鍵的程序：總線初始化、啟動(dòng)信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)、停止信號(hào)、寫一個(gè)字節(jié)、讀一個(gè)字節(jié)，本程序中I2C幾個(gè)主要程序表示如下：</p><p>　　void init() //總線初始化</p><p>　

88、　void start() //起始信號(hào)</p><p>　　void respons() //應(yīng)答信號(hào)</p><p>　　void stop() //停止信號(hào)</p><p>　　void writebyte(uchar date) //寫一個(gè)字節(jié)</p><p>　　uchar readbyte(void) //讀一個(gè)字節(jié)<

89、/p><p>　　void write_add(uchar address,uchar date) //任意一地址寫入一數(shù)據(jù)</p><p>　　read_add(address) //任意地址讀一個(gè)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　單片機(jī)的主程序</b></p><p>　　控制器的主程序是整個(gè)系統(tǒng)的主線程序，其他的程

90、序模塊都是圍繞著這個(gè)主程序而運(yùn)行的，我的主程序流程框圖如下：</p><p>　　圖4.14 主程序流程框圖</p><p>　　第5章設(shè)計(jì)演示結(jié)果</p><p>　　按照前面模塊化系統(tǒng)功能的原則，經(jīng)過努力，各個(gè)硬件模塊已成功實(shí)現(xiàn)其基本功能。系統(tǒng)硬件功能包括溫度采集與數(shù)碼顯示，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，紅外通信模塊，系統(tǒng)控制模塊</p><p>　　

91、5.1硬件演示效果</p><p>　　下面的圖片都是我用自己的51開發(fā)板實(shí)現(xiàn)的各個(gè)模塊的功能。</p><p>　　5.1.1 溫度采集與數(shù)碼顯示</p><p>　　上圖展示的還有單片機(jī)根據(jù)采集到得溫度而做出的反應(yīng)，如圖所示溫度達(dá)到了25度，需要制冷，相應(yīng)的指示燈亮。</p><p>　　5.1.2 E2PROM外部存儲(chǔ)器的測(cè)試<

92、/p><p>　　這個(gè)部分我設(shè)計(jì)了一個(gè)秒表，每隔一秒將定時(shí)器的計(jì)數(shù)值存入外部E2PROM，同時(shí)在下次上電時(shí)從E2PROM中讀出上次的計(jì)數(shù)，然后繼續(xù)加數(shù)，因?yàn)槿绻挥肊2PROM則在斷電后，計(jì)數(shù)值是不會(huì)得到保存的，下次上電時(shí)會(huì)從0開始計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　秒表正在計(jì)數(shù)</b></p><p><b>　　突然斷電</b&

93、gt;</p><p>　　從新上電，可見單片機(jī)從上次斷電時(shí)的數(shù)據(jù)開始計(jì)數(shù)，說明存儲(chǔ)成功。</p><p>　　5.1.3 紅外發(fā)送與接收演示</p><p>　　用紅外發(fā)光二極管在發(fā)送低電平時(shí)用38K的脈沖信號(hào)調(diào)制，高電平時(shí)不發(fā)送信號(hào)，這樣解調(diào)出來的信號(hào)剛好是高低電平的脈沖信號(hào)，送到一個(gè)發(fā)光二極管顯示。</p><p>　　照片中的紅外發(fā)光

94、二極管處于熄滅狀態(tài)。</p><p>　　紅外發(fā)光二級(jí)管處于亮的狀態(tài)，發(fā)光二極管閃爍。</p><p>　　這是我的紅外遙控器。</p><p><b>　　第6章總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　6.1總結(jié)</b></p><p>　　本文給出了智能空調(diào)節(jié)

95、電控制器的設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)分為溫度采集與顯示、E2PROM存儲(chǔ)、紅外發(fā)送、紅外撲捉和單片機(jī)主控五個(gè)部分。通過硬件演示效果表明，系統(tǒng)能有效采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并且能正確顯示，實(shí)時(shí)性也比較高，同時(shí)控制器也能有效撲捉到紅外指令信號(hào)和發(fā)送已學(xué)習(xí)的指令信號(hào)。該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能取得較好的效果，直接使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，提高了溫度采集系統(tǒng)的可靠性；采用紅外通信的方式更提高了控制器的市場(chǎng)實(shí)用性，且硬件電路簡(jiǎn)單、廉價(jià)，抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展方便。

96、相對(duì)于傳統(tǒng)的大量需要節(jié)能控制的空調(diào)，控制器具有良好的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　6.2結(jié)束語</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)了若干問題，一些問題更是聞所未聞，迷惑不解之時(shí)在網(wǎng)上苦苦尋找答案，通過和老師、同學(xué)交流后才把問題解決。理論≠實(shí)踐?，F(xiàn)在我更加堅(jiān)信這句話的深刻內(nèi)涵，很多問題當(dāng)我們說的再容易不過的時(shí)候，做起來卻非常棘手。發(fā)現(xiàn)了這么多問題

97、，我想，在以后的工作和學(xué)習(xí)中都將是我寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　特別是紅外通信和I2C存儲(chǔ)部分，以前接觸的比較少，通過本裝置的設(shè)計(jì)，我完全掌握了它們的應(yīng)用，這也極大的提高了我的C編程能力，同時(shí)強(qiáng)化和提升了我的硬件設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　如今的社會(huì)，到處都打著節(jié)能和智能化的旗號(hào)，各種產(chǎn)品終端很多都具有自動(dòng)控制的功能。這一趨勢(shì)是以后發(fā)展的必然趨勢(shì)。而空調(diào)的節(jié)能控制還是一個(gè)市場(chǎng)的空

98、白，本裝置的設(shè)計(jì)成功則恰恰滿足這一要求，當(dāng)然本裝置還有很多需值得改進(jìn)的地方，比如只能識(shí)別32位的空調(diào)指令，不能進(jìn)行紅外人體感應(yīng)等，在以后的時(shí)間里我將進(jìn)一步逐漸實(shí)現(xiàn)這些功能。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在這里，非常感謝我的指導(dǎo)老師王永才老師對(duì)我的幫助，是他在百忙之中抽出時(shí)間為我排憂解難。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多難以解決的問題

99、，這些問題涉及到硬件、軟件、論文等方面，每次遇到問題我都直接跑去他辦公室請(qǐng)教，看到我過來，他即刻停止手中的活，細(xì)心地為我講解，這些問題他都講的非常清晰透徹，聽完之后有種豁然開朗的感覺。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，還得謝謝身邊的一些老師，朋友和同學(xué)，在與他們的討論過程中我收獲很多！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p&

100、gt;　　杜留峰，雷進(jìn)輝.基于單片機(jī)的紅外線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì).河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院</p><p>　　樊慶偉，許鋒.紅外遙控器接收與單片機(jī)識(shí)別技術(shù). 信息技術(shù)，2000年第5期</p><p>　　趙健衡.基于單片機(jī)控制的紅外線遙控器設(shè)計(jì). 《電腦知識(shí)與技術(shù)》 2009年第22卷第1期</p><p>　　丁彬成.空調(diào)遙控器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn).《現(xiàn)代電子技術(shù)》2005年

101、第11期總第202期</p><p>　　趙健衡，成偉.適于室內(nèi)電器控制的紅外線遙控器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，第21卷第6期</p><p>　　何忠蛟.基于DS18B20的分布式溫度傳感系統(tǒng). 邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，第4卷，第1期，2007年3月</p><p>　　蘇長(zhǎng)贊.紅外線與超聲波遙控.人們郵電出版社</p><p>　　

102、趙亮，候國(guó)銳.單片機(jī)C語言編程與實(shí)例.人民郵電出版社</p><p>　　求是科技.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電出版社</p><p>　　郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社</p><p>　　楊忠煌，黃博俊，李文昌.單芯片8051實(shí)務(wù)與應(yīng)用.中國(guó)水利水電出版社</p><p>　　譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)（第二版）.清

103、華大學(xué)出版社</p><p>　　沙占友，王彥朋，孟志永. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社</p><p>　　楊恢先，黃輝先.單片機(jī)原理及應(yīng)用.人民郵電出版社</p><p>　　何書森.實(shí)用遙控電路原理與設(shè)計(jì)速成. 福建科學(xué)技術(shù)出版社</p><p><b>　　附錄一系統(tǒng)原理圖</b></p>

104、<p><b>　　附錄二程序清單</b></p><p><b>　　//頭文件部分</b></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　/*********

105、**************************************************************/</p><p>　　//void delay1(uchar MS);</p><p>　　void react(void);</p><p>　　unsigned char ReadTemperature(void);</p>

106、<p>　　void Init_DS18B20(void);</p><p>　　unsigned char ReadOneChar(void);</p><p>　　void WriteOneChar(unsigned char dat);</p><p>　　void delay(unsigned int i);</p><p&g

107、t;　　send_irdata(char p_irdata);</p><p>　　//void initial();</p><p>　　/************************************************************************/</p><p><b>　　//i2c頭文件</b>&l

108、t;/p><p>　　sbit wp=P1^5;//定義I2C的寫保護(hù)端</p><p>　　sbit scl=P1^6;//定義時(shí)鐘端口</p><p>　　sbit sda=P1^7;//定義數(shù)據(jù)端口</p><p>　　uchar t=0;</p><p>　　uchar sec=0,num=0;</p>

109、<p>　　//uchar code tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　//18B20單線溫度檢測(cè)</p><p>　　/****************************************************************************

110、*/</p><p>　　sbit green=P2^5;</p><p>　　uchar yy=0;</p><p>　　uint i=0,j=0;</p><p>　　sbit red=P2^6;</p><p>　　sbit blue=P2^7;</p><p>　　sbit speake

111、r=P3^7;//定義喇叭的端口，所有的deep換成speaker</p><p>　　sbit seg1=P1^1;//數(shù)碼管位選</p><p>　　sbit seg2=P1^2;</p><p>　　sbit seg3=P1^3;</p><p>　　sbit DQ=P1^4;//ds18b20 端口</p><p&

112、gt;　　sfr dataled=0x80;//顯示數(shù)據(jù)端口</p><p>　　/*****************************************************************************/ </p><p>　　uchar temp;</p><p>　　uchar flag_get,count0,num0,min