基于51单片机的温控风扇设计23360.pdf

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1、基于 51 单片机的温控风扇设计 摘 要 在炎热的夏天人们用电风扇来降温；在工业生产中，大型机械用电风扇来散热等。随着温控手段的持续进步，温度动力电风扇在公共领域中被广泛应用，温控电风扇可遵照外界温度自行调整电风扇的运行和模式。在现实中，温控风扇不但节约了电能，而且普遍地提升了老百姓的生活品质。该系统为温控风扇系统，配备有敏捷的高精度传感和数码展示性能。该系统选取的是单片机 STC89C51 当作限定风扇速度的操纵平台，选择 DS18B20 数字温度传感器实时收集温度，经单片机处理后通过三极管驱动直流风扇的电机。遵照搜罗到的实时温度完成风扇的自驱动。用户可以建立高温和低温值，如果温度值介于高低

2、之间，风扇的低风速将开启，如果温度高出设定温度，风速模式将主动切换到高风速模式。若想风扇自动关上，必须使外界温度低于最低值。所处环境会决定风扇的模式选择。关键词：温控风扇，单片机，DS18B20，自动控制 Temperature control fan design based on 51 single chip microcomputer ABSTRACT In the hot summer,people use electric fans to cool down;in industrial production,large machinery uses electric fans to

3、dissipate heat.With the continuous improvement of temperature control methods,temperature-powered electric fans are widely used in the public domain.Temperature-controlled electric fans can adjust the operation and mode of electric fans according to the external temperature.In reality,the temperatur

4、e-controlled fan not only saves electricity,but also generally improves the quality of life of ordinary people.The system is a temperature-controlled fan system with agile high-precision sensing and digital display performance.The system selects the single-chip STC89C51 as the control platform for l

5、imiting the fan speed.The DS18B20 digital temperature sensor is selected to collect the temperature in real time,and the motor of the DC fan is driven by the triode through the single-chip processing.The self-driving of the fan is done in accordance with the collected real-time temperature.The user

6、can establish high temperature and low temperature values.If the temperature value is between high and low,the low wind speed of the fan will be turned on.If the temperature is higher than the set temperature,the wind speed mode will actively switch to the high wind speed mode.If the fan is to be au

7、tomatically turned off,the outside temperature must be below the minimum value.The environment will determine the mode selection of the fan.Keywords:temperature controlled fan,single chip microcomputer,DS18B20,automatic control KEY WORDS:Temperature control fan,MCU,DS18B20,automatic control 前 言 在当代社

8、会中，风扇被普遍用于生产生活中，并且起着起关键性作用，例如小到夏天使用的风扇，大到大型工程制造机器中的冷却风扇和平常用于计算机的 AI 中央处理器散热模块。在温控手段的成长中，温控风扇受到越来越多的青睐，并为了节减能耗被普遍关注缩减风扇转动时制造出的杂声。随着许多产业中使用各式单片机，很多由单片机操纵的温度管控系统已经出现，如基于单片机的温度限制风扇设计。其允许风扇遵照处境温度改变自行决定起动和停止，从而让风扇速度模式自行转变，完成风扇 AI 控制，其产品为新一代社会的人类做出贡献，普遍提升了幸福感和工作效果，同时节省了风机运行所需的能源。在本文中，我们制作了一个基于 MCU 的温度自动控制电

9、风扇转速的产品，利用STC89C51用作主控器，温度传感器DS18B20当作温度收集器件，还能参照检测到的环境温度，与设定好的温度进行比较，然后根据需求使用两个 pnp 管触发电机控制风扇电机运行合适的模式，并且随着环境温度的改变调整风扇电机的速度。LED 四位 8 段数码管会展示温度，该温度档位配置通过三个独立按钮完成。一个是设置按钮，一个是抬高预设温度，另一个是降低预设温度。第 1 章 绪论 1.1 研究本课题的目的和意义 日常学习中，我们往往会选择使用很多与温度联系的家具。就像尽管很多大都市家庭的空调都是必备品，但他们仍然选择电风扇当做农村地区人口的冷却和防暑用品，实则这类人占我国大多数

10、。每当夏天日间温度让人燥热难耐，此时电风扇应该转速很高才能起到降温作用这样的风速和风量会让人觉得舒适;在晚上，温度会降低不少，当人们熟睡后应逐渐降低转速速度以避免免疫力差的人们着凉生病。尽管风扇具有调整不同模式的能力，但只能手动改变它。然而如果他们睡着了，他们什么也做不了。常用的运用计时器关闭风扇的设计，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，这会让人在睡梦中醒来，不得不醒来从新扭动风扇，补充计时器的工作时长，这相当困苦，并且在结尾一次定时可能比较久，温度下降后风扇却连续吹；还有一个弊端是在某一时间内关上风扇电源的简略性能无

11、法实现随温度变化对风扇风速有各自的需求。如果在大功率电子产品的消散热量，当今普遍都利用空气冷却系统，它们使用风扇造成气体流动并带走热量降低温度，使电子器件不会烧坏。为了让电子器件维持在合适的环境条件下，只能利用高功率、高速和高风量的风扇，但是风扇功率越大杂音就越大。如果你想要低噪音，你需要降低风扇速度，这将导致电子元件温度提高，很难两全其美。为处理这个难题，我们制造了这种温控风扇系统。产品选择单片机控制的灵敏集成温度传感器，可随时显示温度，自动完成小风或强风并遵照用户预设的温度停止运行，不会发生误动。1.2 发展现状 当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用

12、。具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。温控风扇是由 MCU 主控来制造的一台精密使用的产品。被全球人民所热爱使用，其产品精度已经比较高，制造成本也在随着技术的更新比一开始减小了很多。其现阶段运用与国内大部分家庭，系统效率越来越高，成本也越来越低。该产品还可以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益。第 2 章 整体方案选择 2.1 温度传感器的选用 温度传感器有多种设计思路采用：思路一：挑选热敏电阻当

13、作接收温度信息的中枢部件，温度变化会让热敏电阻的阻值改变，这样就会让输出电压产生微弱的改变，再经过运算放大器将其变大，再用 AD 转换芯片 ADC0809 将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。具体方案如图 2-1 图 2-1 热敏温度采集电路 思路二：数字集成温度传感器 DS18B20 用作检测温度的中枢部件，数字温度信号直接输出，由单片机集中管理。电路设计如图 2-2 图 2-2 DS18B20 温度采电路 关于第一个思路，热敏电阻具有价钱低廉和方便置备元件的好处，但热敏电阻感知不到温度的微小改变，AD0809 也只有 8 位，所以显示温度也只能显示到度，不能显示到小数。在信号采集、放大

14、、转换过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的 R-T呈不是线性关联，它的子身电阻随温度改变会有难以预测的不精确，即使能够外接适当的电路进行修正，这样做会让电路复杂，大大降低了电路的稳定性，很难检测到其所在工作环境的很小的改变。所以这个思路并不适合本产品。IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10U2ADC0809R1010kV

15、CCVCCSTEOCR8热敏OEP10P11P12P13P14P15P16P17ALESTVCCGND1DQ2VCC3U3DS18B20R1310K关于第二种思路，因为数字集成温度传感器 DS18B20 的高集成度，电路的偏差成分如外部放大转换大大减少，拥有较小的温度偏差。接收温度的原理不同于前一种思路的原理，差别之处在于温度辨识度很强。温度值在设备内部变更为数字信号再输出，系统程序设计比较简单。因为传感器选取先进的单总线手段（1-WRIE），因此与 MCU 的接口变得特别容易，抗扰乱功能比较强。有关 DS18B20 的详尽全面参数，请参见下面的“硬件设计”中的模块详述。2.2 显示电路 思路

16、一：采用数码管显示温度，动态扫描显示方式。采用 LED 数码管这种方案。虽然显示的内容有限，但是也可以显示数字和几个英文字母，在这个设计中已经足够了，并且价格比液晶字符式要低的多，为了控制设计制作的成本，在此设计中选用 LED 数码管显示。思路二：采用液晶显示屏 LCD 显示温度。显示用液晶字符式，可以用软件达到很好的控制，硬件不复杂，液晶字符显示器可以显示很丰富的内容，但是液晶字符式价格昂贵。对于思路一，该方案成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，显示驱动程序的编写也相对简单，这种显示方式得到广泛应用。不足的地方是扫描显示方式是使数码管逐个点亮，因此会有闪烁，但是人眼的视觉暂

17、留时间为 20MS，当数码管扫描周期小于这个时间时人眼将感觉不到闪烁，因此可以通过增大扫描频率来消除闪烁感。对于思路二，LCD 显示屏展示的数字符号更加好看，除了表示数字外还能完美地表示出来字符乃至图案，这是 LED 数码管无法比拟的。但是液晶显示模块价格昂贵，驱动程序复杂，从简单实用的原则考虑，本设计使用思路一。2.4 调速方式 思路一：利用变压器调整模式，利用电磁感应原理把民用的 220V 的电压下降为不同的电压。这样就可以掌管风扇电动机以连接具有不同电压值的线圈，以控制电动机的速度，从而操纵风扇风量。思路二：使用三极管驱动 PWM 实行限制。关于思路一，其弊端是利用变压器来转化电压调节风

18、速等级受到限制，这不能符合人性化的宗旨。在压力转换流程中，会有热量耗损导致效能不高，散发的热量是很大的安全隐患。关于思路二，PWM 的最大优点在于主控器到受控系统的信号全部以数字办法呈现的，无需从数字信号到模拟信号改变。以数字方法保留信号可以最大限度地减少噪声的作用。当杂音大到可以将数字 1 变为数字 0 或者将数字 0 变为数字 1 时才会干扰到数字信号。抗杂音是通过 PWM 进行模拟控制的最大亮点，这也是 PWM 在一些特定场景可以用于通信的关键源由。从模拟信号到 PWM 的切换能够大大拉长通信间隔。因此，本系统使用第二种思路。第 3 章 系统硬件组成 3.1 系统结构 该系统由一个集成的

19、温度传感器，一个三极管驱动电路，一个 LED 数码管，一个单片机和其他一些外部设备构成。借助 STC89C51 微控制器便宜且易于置备，系统升级很容易实现通过修改程序。系统的框图组织如下：图 3-1 系统框图 3.2 主控芯片介绍 复位电路 温度采集电路 风扇驱动电路 单 片 机 风扇 晶振电路 按键设置电路 数码管 显示 红外遥控电路 人体检测电路 蜂鸣器报警电路 3.2.1 STC89C52 简介 STC89C52 是一款低功耗，高性能 CMOS 8 位微处理器。在单芯片上，采用智能8 位CPU 和可编程闪存，STC89C51 具有极高的灵活性，完美地适用于许多嵌入式操纵运用。它具有以下标

20、准功能：8K 可编程闪存，看门狗定时器，4k 字节闪存，MAX810 复位电路，256 字节 RAM，32 位 I/O 线，内置 4KB EEPROM，3 个 16 位定时器/计数器，全双工串行端口，一个 6 矢量 2 电平中断组织。此外，静态逻辑可以将 STC89X51 降至 0 Hz，支撑两种软件可选的节能模式。在待机模式下，CPU 不再动作，许可 RAM，定时器/计数器，串行端口和中断无间运行。在断电保护模式下，RAM 内容被存储，振荡器被冻结以及微处理器的全部操纵停止直到下一次中断或硬件复位。最大运行频率为 35 MHz，6T/12T是可选的。图 3-2 STC89C52 单片机引脚图

21、 89C52 是 STC 最新发布的 51 芯单片机。该芯片包含闪存程序存储器，SRAM，UART，SPI，PWM 等模块。3.2.2 STC89C52 主要功能和性能参数 RST9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717X118X219GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40P101P112P123P134P145P156P167P178U489C511 内置标准 51 内核，机器周期

22、：增强型为 6 时钟，普通型为 12 时钟;2 工作频率范围：040MHZ，相当于普通 8051 的 080MHZ 3 STC89C52RC 对应 Flash 空间：4KB 4 内部存储器（RAM)：512B 5 定时器计数器：3 个 16 位 6 通用异步通信口（UART）1 个 7 中断源:8 个 8 有 ISP(在系统可编程）IAP(在应用可编程),无需专用编程器仿真器 9 通用 IO 口：3236 个 10 工作电压：3.85.5V 11 外形封装：40 脚 PDIP、44 脚 PLCC 和 PQFP 等 3.2.3 STC89C52 单片机引脚说明 VCC：电源。GND：地线。P0

23、口：P0 端口是一个 8 位漏极开路双向 I/O 端口，每个引脚能够摄取 8 个 TTL栅极电流。当 P1 端口的引脚第一次写入 1 时，将其定义为高阻抗输入。P0 可用于外部程序数据存储器，可定义为数据/地址的第 8 位。在 FLASH 编程中，P0 端口用作原始代码输入端口。当 FIASH 执行验证时，P0 输出原始代码。此时，P0 务必拉高。P1 口：P1 端口是一个 8 位 I/O 端口，内部带有一个引入电阻。P1 端口缓冲器可以摄取电流 4TTL 输出.P1 端口引脚写入 1 后，内部拉高，可用作输入。当 P1 端口从外部拉低时，电流将被内部上拉引起。在 FLASH 编程和验证中，端

24、口 P1 被接受为第 8 位地址。P2 口：P2 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，带有内部上拉电阻。P2 端口缓冲器可以接收和输出 4 个 TTL 栅极电流。当 P2 端口写入“1”时，其引脚被内部上拉电阻拉高作为输入。于是，当用作输入时，P2 端口的引脚从外部拉低还会输出电流。这是因为内部上拉造成。当 P2 端口用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行访问时，P2 端口输出地址的高 8 位。当地址为“给出 1”，它利用内部上拉的好处，当读写外部 8位地址数据存储器时，P2 端口输出其特殊功能寄存器的内容.P2 端口在 FLASH 编程和验证期间接收高 8 位地址信号和控制信

25、号。P3 口：P3 端口引脚是 8 个双向 I/O 端口，带有内部上拉电阻，可以接收和输出4 个 TTL 门电流。当 P3 端口写入“1”时，它们在内部上拉为高电平并用作输入。作为输入，由于外部下拉电阻较低，P3 端口将因上拉而输出电流（ILL）。P3 口外用功能如表 P3.0 RXD 串行输入口 P3.1 TXD 串行输出口 P3.2/INT0 外部中断 0 P3.3/INT1 外部中断 1 P3.4 T0 记时器 0 外部输入 P3.5 T1 记时器 1 外部输入 P3.6/WR 外部数据存储器写选通 P3.7/RD 外部数据存储器读选通 RST：复位输入。若想让振荡器复位器件时，要持续给

26、 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：寻址外部存储器时，地址锁定许可的输出电平用于锁定地址的状态字节。该引脚用于在 FLASH 编程时候输入编程脉冲。正常情况下，ALE 处给出一个恒定频率周期的正脉冲函数，它是振荡器频率的 1/6。因此，它可以用作外部输出或定时用途的脉冲。但是，应该注意，当用作 ALE 脉冲时，若当做外部数据存储器跳过 ALE 脉冲。如果要禁用 ALE 的输出，可以在 SFR8EH 地址配置为 0。此时，ALE 仅在 MOVX 执行且 MOVC 指令为 ALE 时有效。此外，该引脚拉高一点。如果微处理器处于外部执行状态ALE 阻塞，则该设置无效。/PSEN：

27、外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 维持低电平时，则在此时候外部程序存储器（0000H-FFFFH），无论有没有内部程序存储器。注意当加密模式1 时，/EA 将内部锁定为 RESET;当/EA 端子维持高电平时，内部程序存储器就在此处。该引脚还用于在FLASH 编程期间应用 12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2.4 STC89C51 单片机最小系统 最小系统包含一个带

28、有一个芯片的微型计算机和必要的电源，时钟，复位等，以保持微控制器处于正常工作状态。电源，时钟和其他电路是运行的必要前提。最小系统可以当作应用系统的核心部分，借助内存扩充和 A/D 扩充，MCU 可以执行更丰富的功用。STC89C51 是一款带有片内 ROM/EPROM 的微控制器。所以，该芯片的最小系统单一稳当。当运用 STC89C52 MCU 构成最小操纵系统时，只需将 MCU 接连到时钟电路和复位电路即可。组成如图 3-3 所示。出于集成的局限，最小应用系统只能用作一些小型控制单元。图 3-3 单片机最小系统原理框图 下图是单片机工作的最小模块，如图 2-3 所示。图 单片机最小系统电路图

29、 时钟电路 复位电路 STC89C51 I/0 口 1.时钟电路 STC89C51 微控制器的时钟信号通常以两种方式产生。一种是内部时钟模式，另一种是外部时钟模式。内部时钟模式如图 2-4 所示。STC89C51 MCU 内部有一个振荡电路，只要晶体振荡器（称为晶体振荡器）外部连接到 MCU 的 XTAL1（18）和 XTAL2（19）引脚，它就形成一个自激振荡器，在其内部生成时钟信号。图中电容器 C1 和 C2 的功能是时频率稳定，启动快，容量为 5 到 30 pF，标准值为 30 pF。晶体振荡器 CYS 的振荡频率范 围选自 1.2 至 12MHz，标准值为 12MHz 和 6MHz。图

30、 3-4 STC89C51 内部时钟电路 2.复位电路 当在 STC89C51 单片机的 RST 引脚引入高电平并保留 2 个机械周期时，单片机内部就施行复位功能(若该引脚持续维持高电平，单片机就处于循环复位状态)。复位电路广泛选择上电自动复位和按钮复位两种形式。最方便的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来完成的。只要Vcc 的高涨间隔不超越1ms,就可以完成自动上电复位。除了上电复位外，偶而还使用按键手动复位。本产品便是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方法和脉冲方法两种。此中电平复位是通过 RST(9)端与电源 Vcc 接通而完成的。按键手动复位电路见图 2-5

31、。时钟频率用 11.0592MHZ 时 C 取 10uF,R 取 10k12晶振112 MC 230 PC 330 P。图 3-5 STC89C51 复位电路 3.3 DS18B20 温度采集电路 DS18B20 是美国 DALLAS 半导体器件公司推出的单总线数字化智能集成温度传感器。单总线(1-Wire)是 DALLAS 公司的一项专有手艺,它选取单根信号线,既传输时钟又传输数据,并且数据传输是双向互传的,可以减少 I/O 口线占用资源、组织浅显、成本低廉、便于总线增加和检查修改等诸多优点。3.3.1 DS18B20 的特点及内部构造 特点如下：1 采用独特的单总线接口方式，即只有一根信号

32、线与控制器相连，实现数据的双向通信，不需要外部元件 2 测量结果直接输出数字温度信号，以单总线串行传送给控制器，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 3 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三根线上，实现组网多点测量 4 适应电压范围宽 3.0-5.5V，不需要备份电源、可用数据线供电，温度测量范围为-55125，-1085时测量精度为0.5 5 通过编程可实现 912 位的数字值读数方式，对应的可分辨温度分别为0.5，0.25，0.125，0.0625，实现高精度测温 6 负压特性。电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作 封装图及内部构造，如

33、下图3-7 和 3-8 所示 C110UFVCCR110k 图 3-7 DS18B20 外部结构框图 3.3.2 引脚功能介绍 NC 空引脚 悬空不使用 VDD 可选电源脚 电源电压范围 35.5V。工作于寄生电源时,此引脚应接地 I/O 数据输入/输出脚 漏极开路,常态下高电平 DS18B20选取 3 脚 TO-92 封装或 8 脚 SOIC 及 CSP 封装手段。图 2-8 所示为 DS18B20的内部组织框图，它关键包含温度传感器、64 位光刻 ROM、单总线接口、寄生电源、存放中转数据的带有便笺式 RAM 的高速暂存器、存储与控制逻辑、可以存储用户设定的温度高低限值的 TH 和 TL

34、触发器、8 位循环冗余校验码（CRC）发生器及结构寄存器等八 大功能。DDVCPPDQ结构寄存器发生器8位CRC下限寄存器TL上限寄存器TH温度传感器及单供电方式检测接口总线内部VDD光刻 ROM64位暂器存存寄存储及控制逻辑高速图 3-8 DS18B20 内部结构框图 图 3-9 DS18B20 的封装 3.3.3 DS18B20 的工作原理 64 位 ROM 的构造如图 3-10 所示。前 8 位是器件类型编号;接下来是每个设备的唯一序列号，共 48 位;结尾 8 位是 CRC 校验码的前 56 位，这也是几个 DS18B20 可以使用单线通信的原因。温度报警触发 TH 和 TL 具有不易

35、丢失的特点，可以编程上传使用者报警数值。8 位检验 CRC 48 位序列号 8 位工厂代码 图 64 位 ROM 示意图 DS18B20 的片上存储器还包含便笺式 RAM 和非易失性电可擦除 EEPROM。笺式 RAM 结构是 9 字节的内存，如图 2-12 所示。便前两个字节包括有关勘测温度的信息。第三个和第四个字节是 TH 和 TL 的副本，它们具有易失性，并在每次上电复位时更新。第五个字节是配置寄存器，其内容用于判断温度值的数字变更频率，当 DS18B20运行时，温度根据该寄存器的辨识率转换为相应的精度值。该字节的每个位的定义如图2-13 所示，低 5 位始终为 1，TM 是用于将 DS

36、18B20 选定为运行模式或检测模式的测试模式位。用户不应更改它;R1 和 R2 用于明确配置分辨率的温度改变的精度位数。微控制器可以通过单线接口读取数据。低位在前高位在后，数据形式为 0.0625C/LSB。表 3-1 是部分温度值对应的二进制温度表示数据。表 3-1 DS18B20 温度与表示值对应表 温度/二进制 十六进制+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.0000 0001 1001 0001 0191H+10.0000 0000 1010 0010 00A2H+0.5 0000 0000 000

37、0 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.1111 1111 0101 1110 FF5EH-25.1111 1110 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20实现温度改变后，将勘测的温度值与RAM中TH和TL字节的内容进行比较。如果设置为T或者设置，则设备中的报警标志被设置并发送给主机。报警搜索命令响应。因此，多个 DS18B20 可用于同时测量温度并执行报警搜索。循环冗余校验码（CRC）存储在 64 位 ROM 的最高有效

38、字节中。主机遵照 ROM 的前 56位估计 CRC 值，并将其与存储在 DS18B20 中的 CRC 值进行对比，以确定主机接收的 ROM数据是否无误。DS18B20 的编程指令 DS18B20 的指令说明如下：寻找 ROM（F0H），频率寄存器（BEH），匹配 ROM（55H），复制便笺本（48H），报警查找（ECH），读 ROM（33H），复位 E2PROM（B8H），跳过 ROM（CCH），读取电源模式（B4H）便笺簿（4EH），而后稳定转换（44H）。跳过 CCH-ROM 指令。直接向 DS18B20 发送温度改变指令，无视 64 位 ROM 地址。这适用于从机操作。温度转换通过激活温

39、度转换命令 DS18B20 来执行，最大长度为 750 ms（9 位 93.75 ms）改变为 12 位。最后数值存储在内置的 9 字节 RAM 中。读取寄存器指令的 BEH 读取内置 RAM 中的 9 个字节的温度数据。如图 2-14 所示，DS18B20 在线连接，但此产品使用单独的电源模式，操作时序将在后面描述，但操作时序图很明显可以知道如何操纵 DS18B20。图 3-11 DS18B20 的工作电路 3.3.3 DS18B20 的工作时序 初始化时序，当主机将单总线 P30 从逻辑高拉到逻辑低时，即启动一个写时隙，所有的写时隙必须在 60120us 完成，且在每个循环之间至少需要 1

40、us 的恢复时间。写 0和写 1 时隙如图所示。在写 0 时隙期间，微控制器在整个时隙中将总线拉低；而写 1 时隙期间，微控制器将总线拉低，然后在时隙起始后 15us 之释放总线。时序图如图 3-15所示。图 3-15 初始化时序图 具体步骤如下：1 将数据线置高电平 1 2 延时（时间应尽量短些）3 数据线拉到低电平 0 4 延时 750 s(该范围可以在 480960s)5 数据线拉置高电平 1 6 延时等待 7 将数据线再次拉置高电平 1 后结束 只要初始化告成，DS18B20 形成的低电平 0 会在 15 到 60 ms 的期间内生成，并且可以按照状态判断其存在。不过，必须重视的是，您

41、不能无尽期地守候，程序会进入无穷循环，所以必须实行超时判断。如果 CPU 在数据线上读取低电平 0，它也会延迟，从高电平变为高时延迟时间至少为 480s。1.数据时序 当主机将单总线 P30 从逻辑高电平拉至逻辑低电平时，开始写入时隙，全数写入时隙应该在 60120us 结束，并且至少 1us 恢复期间在每个周期之间需要写入 0 写 1时隙，如图所示。在写入 0 时隙时刻，MCU 在全部时隙时间将总线拉低，同时写入1 个时隙降低总线，然后在时隙开始后释放总线 15us。时序图如图 3-16 所示。图 3-16 写数据时序图 具体步骤如下：1 数据线先置低电平 0 2 延时确定时间为 15s。按

42、从低位到高位的顺序发送数据（一次只发送一位）3 延时时间为 45s 4 将数据线拉到高电平 1 5 重复（1）（5）步骤，直到发送完整个字节 6 最后将数据线拉高到 1 2.读数据时序 温度传感器仅在主机发出读时隙时才向主机发送数据。因此，在主机发出读数据命令后，应该立即生成读时隙，以便 DS18B20 可以发送数据。全部读时隙都必需两个单独的读时隙之间须要至少 60us，还至少 1us 的修复间隔。每个读时隙由主机启动，至少将DS18B20采样 DS18B20采样 总线拉低 1us。主机启动读时隙后，DS18B20 器件入手任务在总线上传输 0 或 1。如果DS18B20 发送 1，则总线保

43、持高电平。如果发送为 0，则总线被拉低。当发送 0 时，DS18B20在时隙完成后释放总线，上拉电阻将总线拉回高电平状态.DS18B20 发送的数据在开始时隙后维持有用15us。于是主机应该在读时隙期间释放总线。在时隙开始后 15 us 内总线的状态采样。时序图如图3-17 所示。图 3-17 读数据时序图 具体步骤如下:1 将数据线拉高到1 2 延时 2s 3 将数据线拉低到0 4 延时 6s 5 将数据线拉高到1 6 延时 4s 7 读数据线的状态得到一个状态位，并进行数据处理 8 延时 6s 9 重复（1）（7）步骤，直到读取完一个数据 3.4 数码管显示电路 设计采用共阴极四位数码管显

44、示数据，单片机P0口加上拉电阻驱动数码管的段码，数码管位选端可直接连单片机，即可驱动点亮数码管。数码管介绍：LED 数码管其实由七个LED 组成，呈八字形，小数点为第八个。这些段区分用a，b，c，d，e，f，g，dp 展现。数码管的特定部分施加电压，这些特定的部分将照亮，产生我们在眼睛中看到的形状。如图所示 比方想显示一个“7”，则是 a、b、c 亮，f、g、e、d、dp 不亮。常用 LED 数码管来展现的字符有 A、B、C、D、E、F、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。LED 数字管往往分为明亮或超亮的种类，并且尺寸变化，例如0.5 英寸和 1 英寸。小型数码管的展现形状往往是一个或多

45、个发光二极管组成，大型数码管由两个或多个发光二极管组成，单个发光二极管的管电压降往往约为1。它是 8 V，电流不越出 30 mA。LED 连接分为共阴和共阳，除硬件电路外，不同类型的数字管具有不同的编程方法。多个发光二极管的阳极彼此连接并连接到 VCC 公共端，并且发光二极管的阴极彼此连接并连接到地。图 2 表示了共阴极和共阳极数字管的内部电路。它们的照明原理是一致的，仅仅它们的电源极性差异。颜色有红色，绿色，蓝色，黄色等.LED 数码管往往用于仪器，钟表，车站，家电等地方。遴选时要重视其尺寸，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用的 LED数码管针脚：10 引脚的四位 LED 数码管外观 图 1

46、 这是一个 7 段四位带小数点 10 引脚的 LED 数码管 10 引脚的四位 LED 数码管引脚 LED 数码管引脚定义 引脚定义：每个笔划都是一个字母，DP 示意小数.LED 数码管要想正常显示，必须使用驱动电路驱动数码管的每个段，以展现出数字于是遵循 LED 数码管的控制，它可以分为两种类型：静态和动态。该电路的展现模块主要由一个 4 合 1 7 段共阴极 LED 数码管组成，用于展现采集的温度和现在档位。它是一个共阴极数码管。每个数码管的 a 到 g 和 dp 端子共接，以接收由单片机的 P0 端口发出的展现段代码.S1，S2，S3 和 S4 引脚端子是它们的位抉择端子，用于接收单片机

47、 P2 端口产生的位选取码。该系统采用动态扫描。扫描手段采用其接口电路连接数码管的八段。ag 和 dp 具有一致的端子，每个数码管的公共极点 COM 由I/O 线单独职掌。当CUP 从字段输出端口发送字体代码时，全部数码管接纳一样的字体代码，但哪个数码管亮是COM 端决定.COM 端子连接到 MCU 的 I/O 接口，MCU 输出位被选择到 I/O 接口限制数字管是什么时候点亮，在挨个点亮数码管的位扫描流程中，每个数码管的照明时刻都相当短。不过，因为人类视觉的延续存在，影像是一组不闪的数字。动态模式的益处是额外清楚的，即节省了功耗。在动态扫描流程中，任何时候只有一个数码管处于运行状态。电路原理

48、如图 3-18 所示 图 3-18 数码管显示电路 3.5 风扇驱动电路 风扇由两个三极管驱动，三级管放大信号并将其发送到风扇。下图显示了模块电路。：图 3-19 风扇驱动模块 M风扇VCCQ28550Q18050R21kR310kR41k三极管是一个电流放大器元件，有三个端子，各自为集电极 C，基极 B 和发射极 E.主要分为 NPN 和 PNP 两种。我们仅以 NPN 晶体管的共射极放大器电路为例阐述三极管放大器电路根本原理。（1）电流放大 下面的阐述仅针对 NPN 型硅三极管。如上图所示，从基极 B 流向发射极 E 的电流称为基极电流 Ib;从集电极 C 流到发射极 E 的电流称为集电极

49、电流 Ic。两个电流都离开发射极，因此在发射极 E 上用箭头呈现电流流向。三极管的放大作用原理是：集电极电流由基极电流限定（倘若电源可以向集电极供给充足大的电流），基极电流的微小变动引起集电极电流的大的转变，并且变动遵循确定的比例相关：集电极电流的改变量是基极电流改变量的倍，也就是说，电流转变被放大了倍，所以我们称为三极管的放大系数（通常不会比 1 小，一般都是几十几百）。假设我们在基极和发射极之间添加一个小的转移信号，这将导致基极电流 Ib 的变化，并且 Ib 的变化被放大，导致很大的转变在 Ic。倘若集电极电流 Ic 流过电阻器 R，则可以遵循电压推算公式 U=R*I，电阻器上的电压变化很

50、大。我们取这个电阻上的电压减去就并获得放大的电压信号。（2）偏置电路 当将三极管用于现实放大电路时，必须补充恰当的偏置电路。主要由几点原因：第一个是因为三极管的 BE 结（等价于二极管）的非线性，需要在输入电压足够高（硅管通常为 0.7V）后形成基极电流）。如果基极和发射极之间的电压小于 0.7V，则基极电流可以视为零。然而，实质放大的信号通常远小于 0.7V，并且当没有施加偏置时，这种小信号不足以引起基极电流的变化。向晶体管的基极添加适当的电流（称为偏置电流，被称为基极偏置电阻，因为上图中的电阻 Rb 用于提供该电流）会使该偏置电流叠加在信号上然后，小信号改变基极电流，并且基极电流的变化被放