遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)資料

遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)資料,遠(yuǎn)程,溫度,控制系統(tǒng),資料 引言 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的被控參數(shù)之一。從食品生產(chǎn)到化工生產(chǎn)，從燃料生產(chǎn)到鋼鐵生產(chǎn)等等，無不涉及到對(duì)溫度的控制，可見，溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位，而且隨著工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，對(duì)溫度控制的速度和精度也會(huì)越來越高。近年來， 溫度控制領(lǐng)域發(fā)生了很大的變化，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)溫度的控制不再局限于近距離或者直接的控制，而是需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制，這就產(chǎn)生了遠(yuǎn)程溫度控制。 遠(yuǎn)程溫度控制的通信方式有多種，如通過網(wǎng)絡(luò)，無線電等等。每一種方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。利用無線電通信，方便、靈活，而且經(jīng)濟(jì)。它不需要像網(wǎng)絡(luò)控制耗費(fèi)巨大的通信資源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。 在溫度控制的方法上，傳統(tǒng)的控制方法(包括經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制)在處理具有非線形或不精確特性的被控對(duì)象時(shí)十分困難。而溫度系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)，較大的純滯后可引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到溫度值。這種方法速度慢，而且精度不是很高。綜合上面的考慮以及自己的愛好，設(shè)計(jì)了基于無線電通信的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。本文詳細(xì)的介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，以及調(diào)試等，希望它能給初級(jí)電子制作愛好者帶來一些無線電通信和溫度控制的基本常識(shí)，以及應(yīng)該注意的一些事項(xiàng)。 1、溫度控制的發(fā)展及意義 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎%80的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級(jí)的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。 2 總體設(shè)計(jì)與可行性分析 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1、利用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。電烤箱溫度可在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，溫度信號(hào)檢測(cè)方案自行確定，用單片機(jī)采用PID控制算法實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)控制，靜態(tài)誤差1度，超調(diào)量〈2.5%，系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)時(shí)間ts〈4分鐘。控制輸出采用脈沖移相觸發(fā)可控硅來調(diào)節(jié)加熱有效功率?？刂茰囟确秶覝?-125℃，用十進(jìn)制數(shù)碼顯示箱內(nèi)的溫度。 2、采用PID控制算法實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)控制，并顯示溫度實(shí)際值。 3、了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理和組成； 4、實(shí)現(xiàn)無線發(fā)送、接收，編碼、解碼校驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警； 5、掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)滿足指標(biāo)要求的控制系統(tǒng)。 主要技術(shù)指標(biāo)： （1）溫度控制誤差：≤±0.5℃； （2）發(fā)射頻率：≥300MHZ （3）發(fā)射距離：≥500m （4）誤碼率：≤10-6 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖及概述述 圖 2.0 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 圖 2.1 鍵盤控制面示意圖 如圖2.1所示，鍵盤控制面采用2*4式鍵盤，K0，K1的功能分別是左移一位和右移一位；K4，K5的功能分別是加1和減1；K2，K3，K6分別是向從系統(tǒng)00，01，10發(fā)送溫度設(shè)定值的功能鍵。K7為清楚報(bào)警鳴聲且熄滅報(bào)警提示紅綠燈。編碼解碼部分采用通用編解芯片PT2262/PT2272。PT2262/PT2272工作電壓低，可進(jìn)行地址編碼，地址碼多達(dá)531441種，數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位。發(fā)射接收部分采用F05T，J04T模塊，發(fā)射接收頻率為433M，工作電壓3—12V，頻率穩(wěn)定度為0.00001。溫度傳感器采用“一線總線”數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20測(cè)量范圍為-55℃—125℃，測(cè)量精度為±0.5℃。 2.3 溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，如圖2.2所示。 圖2.2 溫度采集系統(tǒng)框圖 2.4 數(shù)字PID控制 數(shù)字PID控制在生產(chǎn)過程中是一種最普遍采用的控制方法，在冶金、機(jī)械、化工等行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。下面簡(jiǎn)單介紹PID控制的基本原理、數(shù)字PID控制算法及其改進(jìn)和PID的參數(shù)整定及其發(fā)展。 2.4.1 PID控制原理 在模擬控制系統(tǒng)中，控制器最常用的控制規(guī)律是PID控制。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t)=r(t)-c(t)。將偏差的比例、積分和微分通過線形組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。其控制規(guī)律為： u(t)=Kp[e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Tdde(t)/dt] （1） 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式 G(S)=U(S)/E(S)=Kp(1+1/TiS+TdS) （2） 式中 Kp是比例系數(shù)，Ti是積分時(shí)間常數(shù)，Td是微分時(shí)間常數(shù)。簡(jiǎn)單地說，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下： （1）比例環(huán)節(jié)：及時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t),偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。 （2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。 （3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。 2.4.2 數(shù)字PID控制算法 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID控制器，數(shù)字PID控制算法通常又分為位置式和增量式控制算法。由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此模擬式中的積分和微分項(xiàng)不能直接使用，需要進(jìn)行離散化處理。以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn)kT代表連續(xù)時(shí)間t,以和式代替積分，以增量代替微分，作近似變換。采樣周期足夠短，才能保證有足夠的精度。 （1）位置式PID控制算法 由于計(jì)算機(jī)輸出的u(k)直接去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，u(k)的值和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置是一一對(duì)應(yīng)的，所以通常稱 u(k)=Kp{e(k)+T/Ti∑e(j)+Td/T[e(k)-e(k-1)]}} （3） 為位置式PID控制算法。 這種算法的缺點(diǎn)是：由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)進(jìn)行累加，計(jì)算機(jī)運(yùn)算工作量大。而且，因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸出的u(k)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間位置，如計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，u(k)大幅度變化，會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的大幅度變化，這種情況往往是生產(chǎn)實(shí)踐中不允許的，在某些場(chǎng)合，還可能造成重大的生產(chǎn)事故，因而產(chǎn)生了增量式PID控制的控制算法。 （2）增量式PID控制算法 所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量。 △u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2) （4） 式中 A=Kp（1+T/Ti+Td/T） B=Kp（1+2Td/T） C=KpKd/T 采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制增量對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量。對(duì)應(yīng)閥門實(shí)際位置的控制量，即控制量的積累需要采用一定的方法來解決，例如用有累積作用的元件來實(shí)現(xiàn)；而目前較多的是利用算式通過執(zhí)行軟件來完成。 增量式控制雖然只是算法上作了一點(diǎn)改進(jìn)，卻帶來了不少優(yōu)點(diǎn)： ①由于計(jì)算機(jī)輸出增量，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可用邏輯判斷的方法去掉。 ②手動(dòng)/自動(dòng)切換時(shí)沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號(hào)的鎖存作用，故仍能保持原值。 ③算式中不需要累加?？刂圃隽康拇_定，僅與最近K次的采樣值有關(guān)，所以較容易通過加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果。 但增量式控制也有其不足之處：積分截?cái)嘈?yīng)大，有靜態(tài)誤差；益出的影響大。因此，在選擇時(shí)不可一概而論，一般認(rèn)為在以晶閘管作為執(zhí)行器或在控制精度要求高的系統(tǒng)中，可采用位置算法，而在以步進(jìn)電機(jī)或電動(dòng)閥門作為執(zhí)行器的系統(tǒng)中，則可采用增量控制算法。 2.4.3 改進(jìn)的數(shù)字PID控制算法 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，PID控制規(guī)律是用計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)的，因此它的靈活性很大。一些原來在模擬PID控制器中無法實(shí)現(xiàn)的問題，在引入計(jì)算機(jī)以后，就可以得到解決，于是產(chǎn)生了一系列的改進(jìn)算法：積分分離PID控制算法、遇限削弱積分PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法和帶死區(qū)的PID控制算法等。 （1）積分分離PID控制算法 在普通的PID數(shù)字控制器中引入積分環(huán)節(jié)的目的，主要是為了消除靜差、提高精度。但在過程的啟動(dòng)、結(jié)束或大幅度增減的設(shè)定值時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成PID運(yùn)算的積分積累，致使算得的控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)困難最大的動(dòng)作范圍對(duì)應(yīng)的極限控制量，最終引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至引起系統(tǒng)的振蕩，這是某些生產(chǎn)過程中絕對(duì)不允許的。引進(jìn)積分分離PID控制算法，既保持了積分作用，又減小了超調(diào)量，使得控制性能有了較大的改善。其具體實(shí)現(xiàn)如下： ①根據(jù)實(shí)際情況，人為設(shè)定一閥值q>0。 ②當(dāng)|e(k)|>q時(shí)，也即偏差值|e(k)|比較大時(shí)，采用PD控制，可避免過大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)。 ③當(dāng)|e(k)|<=q時(shí)，也即偏差值|e(k)|比較小時(shí)，采用PID控制，可保證系統(tǒng)控制精度。 （2）遇限削弱積分PID控制算法 積分分離PID控制算法在開始時(shí)不積分，而遇限削弱積分PID控制算法則正好與之相反，一開始就積分，進(jìn)入限制范圍后即停止積分。遇限削弱積分PID控制算法的基本思想是：當(dāng)控制進(jìn)入飽和區(qū)以后，便不再進(jìn)行積分項(xiàng)的累加，而只執(zhí)行削弱積分的運(yùn)算。因而，在計(jì)算u(k)時(shí)，先判斷u(k-1)是否已超出限制值。若u(k-1)>umax,則只累加負(fù)偏差；若u(k-1)e0時(shí)，令e'(k)=e(k)。式中，死區(qū)是一個(gè)可調(diào)的參數(shù)，其具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象由實(shí)驗(yàn)確定。若e0值太小，使控制動(dòng)作過于頻繁，達(dá)不到穩(wěn)定被控對(duì)象的目的；若e0太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的滯后。此控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)非線性系統(tǒng)。 2.4.4 PID參數(shù)整定 在數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID參數(shù)是影響調(diào)節(jié)品質(zhì)的重要參數(shù)，閉環(huán)系統(tǒng)正式使用前，必須對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定，整定點(diǎn)通常設(shè)定在目標(biāo)值。 整定PID參數(shù)的原則: （1）要使控制系統(tǒng)的過程過渡時(shí)間盡量短 （2）最大偏差和超調(diào)量要小 （3）擾動(dòng)作用后減幅振蕩的次數(shù)盡量少 （4）恒溫曲線要求盡可能平直;靜差要小 整定PID參數(shù)的方法主要有： （1）理論整定法：所謂理論整定法是從PID調(diào)節(jié)規(guī)律的概念出發(fā)，根據(jù)對(duì)象的特性和控制準(zhǔn)確度的要求從理論上得出各參數(shù)的整定數(shù)據(jù)。從PID的理論概念分析可知: ①要使過渡過程盡可能短,應(yīng)選較小的P,較短的Ti和適量的Td ②要使超調(diào)量盡量小，使系統(tǒng)減幅振蕩，應(yīng)選較大的P,較長(zhǎng)的Ti和盡可能短Td 整定時(shí)既要滿足前者，又不可忽視后者，從優(yōu)選法的觀點(diǎn)出發(fā)考慮到PID參數(shù)的折中選取，故將P和I整定到中間值,而D參數(shù)的整定應(yīng)該根據(jù)爐體的具體使用情況而定。若在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程中不會(huì)有過大的階躍擾動(dòng)出現(xiàn),D應(yīng)盡可能小,甚至不用 （2）經(jīng)驗(yàn)法：實(shí)際上是一種試湊法。PID參數(shù)預(yù)先放在哪里以及反復(fù)試湊的程序是經(jīng)驗(yàn)法的核心,整定參數(shù)預(yù)先放置的位置要根據(jù)對(duì)象特性及參考儀表的量程而定。對(duì)于一般熱處理爐的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可按下列參考數(shù)據(jù)進(jìn)行：為20%～70%或更小;Ti為(3～10)min；Td為（0.5～3）min。試湊程序可先用P,再加I,最后再D。爐溫控制的準(zhǔn)確度，不但取決于儀表本身的準(zhǔn)確度和性能，也取決于它所控制對(duì)象的特性，要使儀表使用合理，并達(dá)到最佳控制，必須使儀表和爐體很好地配合，正確地調(diào)整。 2.5 可行性分析 可行性分析與總體設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)方案來說是必不可少的，而在對(duì)一個(gè)方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)之前必須對(duì)其進(jìn)行可行性分析。盲目行動(dòng)很有可能導(dǎo)致失敗，從而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和資源的浪費(fèi)。而進(jìn)行可行性分析與明確所要完成的任務(wù)的目標(biāo)和所選的器件是分不開的。本次遠(yuǎn)程溫度控制的設(shè)計(jì)要達(dá)到如下目標(biāo)： （1）主系統(tǒng)采用鍵盤輸入方式設(shè)定溫度值并顯示； （2）利用無線電進(jìn)行通信； （3）一對(duì)多點(diǎn)通信，對(duì)各通信點(diǎn)進(jìn)行編址； （4）對(duì)溫度進(jìn)行控制； （5）溫度信號(hào)采集。 綜合考慮上面描述的功能并結(jié)合自己的具體情況，選用如下的器件來實(shí)現(xiàn)： ① 選用常用的89S51單片機(jī)作為控制器； ② 選用帶地址編碼的編碼芯片PT2262以及與之配套的解碼芯片PT2272。 ③ 選用發(fā)射模塊F05T和接收模塊J04T進(jìn)行無線電通信。 ④ 選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集。 3 硬件設(shè)計(jì) 3.1 溫度采集電路設(shè)計(jì) ????DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 3.1.1 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ????DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。 圖3.1 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 從圖中可以看出，DS18B20主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖3.2所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。 ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 3.2 DS18B20的管腳排列 DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。例如＋125℃的數(shù)字輸出為07D0H，＋25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，－25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，－55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 溫度值低字節(jié) MSBLSB S S S S S 22 25 24 溫度值高字節(jié) 高低溫報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的EEPROM組成，使用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì)TH、TL或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 MSBLSB R1、R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)：R1R0=“00”，9位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms；未編程時(shí)默認(rèn)為12位精度。 　　高速暫存器是一個(gè)9字節(jié)的存儲(chǔ)器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量信息；第3、4、5字節(jié)分別是TH、TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第6、7、8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有8個(gè)字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。 3.1.2 DS18B20的工作時(shí)序 　　DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，如圖3.3（a）（b）（c）所示。 （a）初始化時(shí)序 （b）寫時(shí)序 （c）讀時(shí)序 圖3.3 DS18B20的工作時(shí)序圖 3.1.3 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) ??? 圖3.4以MCS－51系列單片機(jī)為例，畫出了DS18B20與微處理器的典型連接。圖3.4（a）中DS18B20采用寄生電源方式，其VDD和GND端均接地，圖3.4（b）中DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V～5.5V電源供電。 3.4（a）寄生電源工作方式 3.4（b）外接電源工作方式 圖3.4 (c) DS18B20與微處理器的典型連接圖 單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為11.0592MHz，根據(jù)DS18B20的初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，編寫了如下的DS18B20驅(qū)動(dòng)程序： /*========================================================================= 功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)DS18B20的讀取 原理：?jiǎn)慰偩€協(xié)議 注意：?jiǎn)慰偩€協(xié)議對(duì)延時(shí)要求比較嚴(yán)格，此程序中采用的是11.0592M的晶振， ====================================================================================================*/ //#include"reg51.h" sbit DQ =P1^4; //定義通信端口 //延時(shí)函數(shù) /* void delay(unsigned int i) { while(i--); } */ //初始化函數(shù) Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ復(fù)位 delay(8); //稍做延時(shí) DQ = 0; //單片機(jī)將DQ拉低 delay(80); //精確延時(shí) 大于 480us DQ = 1; //拉高總線 delay(14); x=DQ; //稍做延時(shí)后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay(20); } //讀一個(gè)字節(jié) ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; // 給脈沖信號(hào) dat>>=1; DQ = 1; // 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80; delay(4); } return(dat); } //寫一個(gè)字節(jié) WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay(5); DQ = 1; dat>>=1; } //delay(4); } //讀取溫度 ReadTemperature(void) { unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); // 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度 a=ReadOneChar(); b=ReadOneChar(); t=b; t<<=8; t=t|a; tt=t*0.0625; //t= tt*10+0.5; //放大10倍輸出并四舍五入---此行沒用 return(t); } main() { unsigned char i=0; while(1) { i=ReadTemperature();//讀溫度 } } ??? …… ????子程序ReadTemperature讀取的溫度值高位字節(jié)送WDMSB單元，低位字節(jié)送WDLSB單元，再按照溫度值字節(jié)的表示格式及其符號(hào)位，經(jīng)過簡(jiǎn)單的變換即可得到實(shí)際溫度值。 ????如果一線上掛接多個(gè)DS18B20、采用寄生電源連接方式、需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換精度配置、高低限報(bào)警等，則子程序ReadTemperature的編寫就要復(fù)雜一些。 3.2 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 3.2.1 AT89S51單片機(jī) AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROM的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 3.2.1.1 主要特性： ·與MCS-51 兼容 ·128*8位內(nèi)部RAM ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·32可編程I/O線 ·壽命：1000寫/擦循環(huán) ·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·5個(gè)中斷源 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz ·可編程串行通道 ·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ·低功耗的閑置和掉電模式 ·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 3.2.1.2 主要功能介紹 ??? ?VCC：供電電壓+5V GND：接地 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 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。 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，置位無效。 ?? /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)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 3.2.2 鍵盤控制面板 鍵盤控制面板由2*4鍵組成，P2口的P2.2，P2.3口作為鍵盤的行控制位，P2.4，P2.5，P2.6，P2.7口作為鍵盤的列控制位。P2.0，P2.1作為主控系統(tǒng)中編碼解碼芯片的地址控制位。在2*4鍵盤面板中，K0，K1的功能分別是左移一位和右移一位；K4，K5的功能分別是加1和減1；K2，K3，K6分別是向從系統(tǒng)00，01，10發(fā)送溫度設(shè)定值的功能鍵。K7為清楚報(bào)警鳴聲且熄滅報(bào)警提示紅綠燈。鍵盤、顯示控制板電路如圖3.5所示： 圖3.5 鍵盤、顯示系統(tǒng)控制板 3.2.3 LED數(shù)碼管顯示電路 顯示系統(tǒng)是微機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成都分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)上工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有CRT、LED、LCD等。CRT不僅可以進(jìn)行字符顯示，而且可以進(jìn)行畫面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可十分方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的管理和監(jiān)視。但由于CRT體積較大、價(jià)格昂貴，所以只適用于大型微機(jī)控制系統(tǒng)。在中小企業(yè)的生產(chǎn)過程控制中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接看到生產(chǎn)情況和報(bào)警信號(hào)，經(jīng)常選用LCD和LED作為顯示器件。LED具有體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，容易匹配，可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 LED數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩類，如圖3.6所示。共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極接在一起，某個(gè)發(fā)光二極管的陽極電壓為高電平時(shí)，二極管發(fā)光：而共陽極LED數(shù)碼管是發(fā)光二極管的陽極連接在一起，當(dāng)某個(gè)二極管的陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光。 圖3.6 共陰極與共陽極數(shù)碼管 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，一般利用N位LED數(shù)碼管組成N位LED顯示器。一般有兩種顯示方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)顯示很少占用單片機(jī)時(shí)間，在單片機(jī)有大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要處理時(shí)，最好采用這種方法；其缺點(diǎn)是需要顯示碼鎖存電路，增加了硬件的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示方法是把N位數(shù)碼管的相同名稱的段碼連在一起（即，把所有數(shù)碼管的a段連在一起引出一條線作為段選，其余類同）由8條線控制，而位選線由其它的I/O口控制。比如，4位動(dòng)態(tài)LED顯示電路只需要12條I/O口線，其中8位用來控制段選碼，另外4位用來控制位選。由于所有位的段選碼用同一個(gè)I/O口控制，因此若要位選顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即任何時(shí)候位選只選通一個(gè)顯示位，同時(shí)控制段選的I/O口輸出顯示字符對(duì)應(yīng)的段選碼，使該位顯示相應(yīng)字符，顯示一段時(shí)間后，再選通下一顯示位。如此循環(huán)，且每個(gè)顯示器件顯示該位應(yīng)顯示的字符，通過程序控制，不斷循環(huán)輸出相應(yīng)的段選碼和位選碼，由于人的視覺殘留效應(yīng)，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 本次設(shè)計(jì)采用封裝在一起的4位共陽極數(shù)碼管作為顯示器，外加PNP型三極管作為驅(qū)動(dòng)，采用動(dòng)態(tài)顯示方法，由P0口控制段選，P2口控制位選。其電路如圖3.6中右上部分所示。 3.2.4 在線代碼下載電路 Atmel89Sxx芯片都具有在線編程功能（In-System Programming），其串行編程模式更是容易操作，其編程電路如圖3.7所示。在圖3.7中，P1.5是指令串行輸入端，P1.6是數(shù)據(jù)串行輸出端，P1.7是編程時(shí)鐘信號(hào)輸入端，注意，編程時(shí)鐘信號(hào)的頻率應(yīng)該低于晶振頻率的1/16，即，如果選用的晶振頻率為33MHz，編程時(shí)鐘信號(hào)的頻率則不能超過2MHz。如果要將其和電腦連接實(shí)現(xiàn)在線編程則還需要外加一些電路。通常的做法是用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)TTL電平到電腦RS232電平之間的轉(zhuǎn)換，從而進(jìn)行通信。這里給出一種更為簡(jiǎn)單的連接方式，可以不用MAX232芯片，其電路如圖3.8將DB25插頭接在電腦上，通過電阻分壓，P1.5～P1.7和RESET端高電平時(shí)電壓在4.8V左右，這時(shí)就可以燒寫.Hex文件了（當(dāng)然需要軟件支持）。 本次設(shè)計(jì)將單片機(jī)的燒寫電路直接做在控制板上，用起來十分方便，不用拆芯片，為以后的程序調(diào)試提供了很好的支持，加快了程序開發(fā)的速度。 圖3.7 AT89s51串行編程模式 圖3.8 在線代碼下載電路 3.2.5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)裝置的性能有很大的影響。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可使得電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。另外，對(duì)電力電子器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往就近設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或者通過驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，這使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)更為重要。 簡(jiǎn)單的說，驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)，就是將信息電子電路傳來的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。一般采用光隔離或磁隔離。光隔離一般采用光偶合器。光偶合器有發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。 3.2.5.1 光電偶合器件MOC3021 利用光電耦合器構(gòu)成的交流電控制電路設(shè)計(jì)。 方案一：交流電源降壓后用一個(gè)電容交連到單片機(jī)，從而在單片機(jī)內(nèi)部形成過零檢測(cè)信號(hào)。其采用電容充放電方式產(chǎn)生方波，波形不夠理想而且安全可靠性差。對(duì)單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)要求較高。 方案二：交流電源的通斷由單片機(jī)通過光電耦合器件控制，避免交流電平干擾，其安全性可靠性高。驅(qū)動(dòng)控制電路與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)電路如圖3.9所示： 圖3.9 驅(qū)動(dòng)控制電路與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 3.2.5.2 雙向可控硅BTA12 （1）雙向可控硅可以認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管組成，其電氣圖形符號(hào)如圖3.10中右邊部分，它有兩個(gè)主電極1和2，一個(gè)門極3。門極使器件在主電極的正反兩個(gè)方向均可觸發(fā)導(dǎo)通雙向雙向晶閘管與一對(duì)反并聯(lián)晶閘管相比是比較經(jīng)濟(jì)的，而且控制電路比較簡(jiǎn)單，所以在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（Solid State Relay—SSR）和交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。 （2）雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路：雙向可控硅作為電力控制器件，廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，即可作固態(tài)繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，也可用于交流電的移相觸發(fā)調(diào)節(jié)交流電壓。在本課程設(shè)計(jì)中作為固態(tài)繼電器進(jìn)光電隔離器件選用雙向可控硅輸出型（如MOC3020、MOC3021），R2選用330Ω的電阻?？刂贫溯斎氩捎玫碗娖接行У姆绞?。電路如圖3.10所示。 圖3.10 可控硅控制電路 觸發(fā)電路使用獨(dú)立電源，J1的1腳接+5V電源，2腳接地。J2的2腳接PWM端口，當(dāng)PWM=1時(shí)，光電耦合器的輸出端導(dǎo)通，晶體管9013導(dǎo)通，A、B端有觸發(fā)脈沖輸出。反之，晶體管截止，觸發(fā)脈沖結(jié)束。用于觸發(fā)雙向可控硅，不需要另外的觸發(fā)電源，利用雙向晶閘管的工作電源作為觸發(fā)電源。MOC3021是雙向可控硅輸出型的光電耦合器，輸出端的額定電壓為400V，最大輸出電流為1A，最大隔離電壓為7500V，輸入端控制電流小于15mA。J1的1腳輸入高電平時(shí)，MOC3021的輸入端有電流流入，輸出端的雙向可控硅導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向可控硅KS導(dǎo)通。反之，MOC3021輸出端的雙向可控硅關(guān)斷，外部雙向可控硅KS在外部電壓過零后也關(guān)斷。 3.2.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 除了顯示電路以外，為了系統(tǒng)運(yùn)行的安全，設(shè)計(jì)了如圖3.11所示的報(bào)警電路。 圖3.11 報(bào)警電路 如圖3.11所示，溫度失控報(bào)警的啟動(dòng)端接P3.3，.H3.7為上限報(bào)警指示紅燈，L3.6為下限報(bào)警指示綠燈。當(dāng)溫度失控超出上限設(shè)定值時(shí)，P3.3輸出高電平，報(bào)警鳴聲，同時(shí)點(diǎn)亮紅燈。當(dāng)溫度失控超出下限設(shè)定值時(shí)，點(diǎn)亮綠燈。 3.3 無線收/發(fā)電路設(shè)計(jì) 3.3.1 編碼/解碼電路設(shè)計(jì) 3.3.1.1編碼電路設(shè)計(jì) PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路。PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。D0，D1，D2，D3，D4共五位數(shù)據(jù)位接單片機(jī)I/O口，通過單片機(jī)將數(shù)據(jù)輸送到編碼芯片中進(jìn)行編碼，編碼后數(shù)據(jù)從17腳輸出，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的并行輸入，串行輸出。因?yàn)閱纹瑱C(jī)中每一個(gè)字節(jié)有8位，而PT2262中的數(shù)據(jù)口最多只有6位，所以需要把每個(gè)字節(jié)分為兩半，先發(fā)送高4位，后發(fā)送低4位。為了區(qū)別接收到的是高4位還是低4位，系統(tǒng)中使用了5個(gè)數(shù)據(jù)口D0，D1，D2，D3，D4，其中，D4用來表明接收到的數(shù)據(jù)是高4位還是低4位，當(dāng)D4=1時(shí)表示接收到的是高4位，D4=0時(shí)表示接收到的是低4位。PT2262收到從單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)后，需要同時(shí)啟動(dòng)編碼，否則17腳將不會(huì)有數(shù)據(jù)輸出。 PT2262特點(diǎn)： ● CMOS工藝制造，低功耗 ● 外部元器件少 ● Rc振蕩電阻 ●工作電壓范圍寬：2.6-15v ● 數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位 ● 地址碼最多達(dá)531441種 應(yīng)用范圍： ●車輛防盜系統(tǒng) ● 家庭防盜系統(tǒng) ● 遙 控 玩 具 ● 其他電器遙控 PT2262的引腳圖如3.12所示： 圖3.12 PT2262的引腳圖 PT2262的管腳說明如表3.1。 表3.1 名稱 管腳 說明 A0-A11 1-8 10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空) D0-D5 7-8 10-13 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源正端（-） Te 14 編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率 OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端 Dout 17 編碼輸出端（常低） PT2262輸出波形以及極限參數(shù)如圖3.13和表3.2所示. 圖3.13 PT2262輸出波形 表3.2 PT2262極限參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)范圍 單位 電源電壓 VCC -0.3——16.0 V 輸入電壓 Vi -0.3——Vcc+0.3 V 輸出電壓 Vo -0.3——Vcc+0.3 V 最大功耗 Pa 300 mW 工作溫度 Topr -20——+70 C 貯存溫度 Tstg -40——+125 C PT2262的振蕩脈沖與編碼脈沖如圖3.14所示。OSC為PT2262的振蕩頻率，0、1、f分別為PT2262的三種編碼形式。0表示低電平，1表示高電平，懸空時(shí)為f。從波形的形狀可以清楚地看出輸入的是低電平，高電平還是懸空。 圖3.14 振蕩脈沖與編碼脈沖 在具體的應(yīng)用中，外接電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大,發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng).推薦值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2272/680K，2262/1.2M/2272/200K由于2262/2272目前廠牌較多，外接振蕩電阻也略有不同，下面列出的是PT2262與HS2272及HS2262/HS6672的振蕩電阻數(shù)據(jù)。PT2262/4.7M配HS2272/2M HS2262/4.7M配HS2272/1M。振蕩電阻的阻值必須精確，切不可隨意用一個(gè)阻值差不多的電阻來代替，因?yàn)檎袷庪娮璧淖柚禌Q定著編碼的頻率。 3.3.1.2 解碼電路設(shè)計(jì) PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平)，任意組合可提供531441地址碼,PT2272最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端輸出管腳，17腳為解碼有效指示輸出，PT2272分為鎖存型輸出或非鎖存型輸出，可用于無線遙控接收電路。系統(tǒng)中的地址位只使用了A0，A1組成00，01，10，11與懸空的A2，A3，A4，A5，A6組成地址碼。副系統(tǒng)中，A0A1=00表示副系統(tǒng)2的解碼端PT2272，A0A1=01表示副系統(tǒng)2的編碼端PT2262，A0A1= 10表示副系統(tǒng)1的解碼端PT2272，A0A1=11表示副系統(tǒng)3的解碼端PT2272。這樣，在主控系統(tǒng)端通過改變A0A1的值，就可以向不同的副系統(tǒng)發(fā)送溫度設(shè)定值。 PT2272的引腳如圖3.15所示。 圖3.15 PT2272的引腳圖 PT2272特點(diǎn)： ● CMOS工藝制造，低功耗 ● 外部元器件少 ● Rc振蕩電阻 ● 工作電壓范圍：2.6-15v ● 數(shù)據(jù)最多達(dá)6位 ● 地址碼最多達(dá)531441種 應(yīng)用范圍： ● 車輛防盜系統(tǒng) ● 家庭防盜系統(tǒng) ● 遙 控 玩 具 ● 其他電器遙控 PT2272的管腳說明如表3.3。 表3.3 PT2272的管腳說明 名稱 管腳 說明 A0-A11 1-8 10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空)必須與2262一致，否則不解碼 D0-D5 7-8 10-13 地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源正端（-） DIN 14 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率 OSC2 15 振蕩電阻,振蕩器輸出端 VT 17 解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平 編碼芯片PT2272的時(shí)序如圖3.16所示。 圖3.16 編碼芯片PT2272的時(shí)序圖 這里a=2*時(shí)鐘周期，為“f”僅對(duì)地址碼有效，同步位的長(zhǎng)度是4個(gè)AD位的長(zhǎng)度，含一個(gè)1/8AD位的脈沖，見圖3.17。 圖3.17 PT2272 時(shí)鐘周期與位寬關(guān)系圖 地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。PT2272的極限參數(shù)如表3.4所示。PT2272的電氣參數(shù)如表3.5所示。 表3.4 PT2272極限參數(shù)表 參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)范圍 單位 電源電壓 VCC -0.3——16.0 V 輸入電壓 Vi -0.3——Vcc+0.3 V 輸出電壓 Vo -0.3——Vcc+0.3 V 最大功耗 Pa 300 mW 工作溫度 Topr -20——+70 C 貯存溫度 Tstg -40——+125 C 表3.5 PT2272的電氣參數(shù)表 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值 最大值 單位 電源電壓 VCC 2 15 V 電源電流 Icc Vcc=10振蕩器停振 A0-A11開路 0.02 0.3 uA 輸出驅(qū)動(dòng) 電流 IOH Vcc=5V,VOH=3V -3 mA Vcc=8V,VOH=4V -6 mA Vcc=10V,VOH=6V -10 mA 輸出陷電流 IOL Vcc=5V,VOH=3V 2 mA Vcc=8V,VOH=4V 5 mA Vcc=10V,VOH=6V 9 mA 輸出高電平 VIH 0.7Vcc Vcc V 輸出低電平 VIL 0 0.3Vcc V 從圖3.18可以明顯看到，圖上半部分是一組一組的字碼，每組字碼之間有同步碼隔開，所以我們?nèi)绻脝纹瑱C(jī)軟件解碼時(shí)，程序只要判斷出同步碼，然后對(duì)后面的字碼進(jìn)行脈沖寬度識(shí)別即可。圖下部分是放大的一組字碼：一個(gè)字碼由12位AD碼（地址碼加數(shù)據(jù)碼，比如8位地址碼加4位數(shù)據(jù)碼）組成，每個(gè)AD位用兩個(gè)脈沖來代表：兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。?2262每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼，2272只有在連續(xù)兩次檢測(cè)到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會(huì)把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動(dòng)VT端同步為高電平。因?yàn)闊o線發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。Din和VT的波形示意圖如圖3.17所示，圖3.19則為瞬態(tài)型和鎖存型PT2272數(shù)據(jù)輸出波形示意圖。 圖3.18 Din和VT的波形示意圖 圖3.19 瞬態(tài)型和鎖存型PT2272數(shù)據(jù)輸出波形示意圖 PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272-M4），對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位，系統(tǒng)中采用的都是PT2272-L4。 需要注意的一點(diǎn)是，解碼端的地址必須和編碼端的地址一致，否則將無法解碼。這是需要特別注意的地方，也是無線收發(fā)能否成功的關(guān)鍵之一。 3.3.2 發(fā)射/接收電路設(shè)計(jì) 3.3.2.1發(fā)射電路設(shè)計(jì) 發(fā)射模塊F05T的頻率有兩種433M和315M兩種型號(hào)，系統(tǒng)中選用433M，頻率穩(wěn)定度達(dá)10-5。F05T的引腳功能如圖3.20所示。 圖3.20 F05T的引腳功能圖 1、F05T的性能參數(shù)及引腳功能如表3.6所示。 表3.6 F05T的性能參數(shù)及引腳功能 F05T性能參數(shù) F05T引腳功能 工作電壓 3-12V 1 正電源 3-12V 發(fā)射頻率 433M 315M 頻率穩(wěn)定度 10-5 2 地 工作溫度 -40℃-+60℃ 發(fā)射電流 0.2-10 mm 3 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入 發(fā)射功率 10mW 調(diào)制方式 00K 4 外接天線 傳輸速率 <10kbps 2、F05T的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)如圖3.21所示： 圖3.21 F05T典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 在圖3.21 F05T典型應(yīng)用電路中，編碼器采用PT2262，振蕩電阻取3.3M效果較好，17腳無信號(hào)輸出時(shí)，F(xiàn)O5不工作.發(fā)射電流為零;當(dāng)14腳為低電平時(shí)，17腳輸出已設(shè)定的編碼脈沖對(duì)FO5進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，通過測(cè)試F05工作電流可大致判斷F05是否處于正常發(fā)射狀態(tài),空碼時(shí)加天線時(shí)發(fā)射電流約6mA左右，調(diào)整R2可調(diào)整發(fā)射電流，R2取值小可提高發(fā)射距離，但易引起過調(diào)制甚至停振。 3、F05T的應(yīng)用說明： F05系列采用SMT工藝，樹脂封裝，聲表諧振器穩(wěn)頻，免調(diào)試，特別適合短距離 無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸。 F05T具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，可以根據(jù)需要調(diào)整發(fā)射電流，當(dāng)發(fā)射電壓為3V時(shí)，發(fā)射電流約2mA。12V具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約5-8mA。F05T為OOK方式調(diào)制， 需要輸入數(shù)據(jù)信號(hào)才能工作，數(shù)據(jù)信號(hào)停止，發(fā)射電流為零，但停止?fàn)顟B(tài)時(shí)必須為低電平。不合適的數(shù)據(jù)信號(hào)會(huì)引起調(diào)制效率下降，收發(fā)距離變近。當(dāng)?shù)陀?00HZ或高于10K的頻率信號(hào)發(fā)射效率會(huì)變的很差。 直流電平及模擬信號(hào)是不能發(fā)射的。 如采用單片機(jī)請(qǐng)選用F05P或F05C，在無數(shù)據(jù)時(shí)須將單片機(jī)輸出口設(shè)為低電平狀態(tài)，如在數(shù)據(jù)位前加一些亂碼可以抑制接收機(jī)的零電平燥聲干擾。若采用通用編解碼器，發(fā)射效果比單片機(jī)要好得多，因?yàn)橥ㄓ镁幗獯a器的數(shù)據(jù)無論怎么變但每一位的脈寬是不變的，即使出現(xiàn)一點(diǎn)干擾，解碼器的寬容性也會(huì)解碼輸出高電平。而單片機(jī)則不同了，脈寬是隨著數(shù)據(jù)變化的，過寬過窄的脈沖會(huì)引起過調(diào)制或調(diào)制不足，接收到的數(shù)據(jù)便會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以單片機(jī)必須要工作在可靠的收發(fā)區(qū)域。 F05T有4個(gè)功能引腳，因?yàn)轶w積小，無天線只能滿足短距離使用，而天線對(duì)距離起著很大的作用，天線能否匹配也是很關(guān)鍵，匹配良好的天線能增加幾倍的距離，匹配不好的天線效果很差甚至?xí)痤l率漂移。天線的長(zhǎng)度取發(fā)射頻率的1/4，可以用一根直徑0.5-1毫米，長(zhǎng)度（433M）18厘米 （315M）24厘米的漆包線代替。但天線必須拉直，指向無所謂。短于1/4波長(zhǎng)或彎曲的天線效果會(huì)很差。