基于51單片機的水質檢測儀畢業論文設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 中的每個器件上都有獨一無二的序列號?！　。?） 、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫?！　。?） 、測量溫度范圍在－55 。 C 到＋125 。 C 之間。　?。?） 、數字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇?！　。?） 、內部有溫度上、下限告警設置。、DS18B20 的引腳介紹　TO－92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 1，其引腳功能描述見表 53?！　　　　　　D 53（DS18B20 底視圖）表 53　DS18B20 詳細引腳功能描述序號名稱 引腳功能描述1 GND 地信號2 DQ 數據輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。、DS18B20 的使用方法由于 DS18B20 采用的是 1－Wire 總線協議方式，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協議，因此，本設計必須采用軟件的方法來模擬單總線的協議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20 有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。14圖 54 DS18B20 的復位時序對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數據傳輸到單總線上。DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要60us 才能完成。圖 55 DS18B20 的讀時序對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當要寫 0 時序時，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，當要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內就得釋放單總線。圖 56 DS18B20 的寫時序下面為 DS18B20 的程序流程圖：15開始主機發送低脈沖釋放總線標志位置位初始化完成清除標志位等待回應圖 57 DS18B20 程序流程圖、本系統所使用的 DS18B20 電路圖 58 DS18B20 電路圖、NE555 簡介及應用、NE555 基本知識555 時集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結合在同一硅片上的組合集成電路。它設計新穎，構思奇巧，用途廣泛，備受電子專業設計人員和電子愛好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小 IC。它有很多優異的性能而且用途極廣，它們表現在：第一，定時精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓范圍寬，從 3V 到 18V，能和數字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅動微電機，指示燈、揚聲器，第四，結構簡單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、雙穩觸發電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應用于自動控制，測數，通信等各個領域。、NE555 內部結構及引腳說明16 圖59 555時基電路管腳排列圖 圖510 555電路結構方框圖555 芯片引腳圖及引腳描述555 的8 腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為5～18V，以UCC 表示；從分壓器上看出，上比較器6 腳A1 的５腳接在R1 和R2 之間，所以5 腳的電壓固定在2UCC/3 上；下比較器A2 接在R2 與R3 之間，A2 的同相輸入端電位被固定在UCC/3 上。根據５５５定時器構成單穩態，產生脈沖波形，通過單片機讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由、本系統使用的 NE555 電路圖511 NE555電路圖、本系統所使用的NE555電路的工作原理NE５５５電路工作原理根據５５５定時器和外部器件構成無穩態多諧振蕩器，電源經R4對電容C充電，使電容兩端電壓按指數規律上升，當uc上升到（2/3）Vcc時，輸出out為低電平，放電管VT導通，把電容兩端電壓從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間內電路的狀態稱為第一暫穩態，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關。充電時間常數T充=（R4＋Rx）C。Rx和放電管放電，的長短與電容的放電時間有關，放電時間常數T放＝RxC0隨著C的放電，電容兩端電壓下降，當uc下降到（1/3）Vcc時，輸出out。為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉到第一暫穩態。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩態之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之17間充電和放電，從而在輸出端產生一系列的脈沖頻率波形，通過輸出腳與單片機連接，將脈沖頻率信號輸入到單片機中。、RS485 總線的應用及介紹、 RS485 及 其 接 口 介 紹 　 　　 　 RS232 使 用 12V,0,12V 電 壓 來 表 示 邏 輯 ， （ 12V 表 示 邏 輯 1， 12V 表 示 邏 輯0） ， 全 雙 工 ， 最 少 3 條 通 信 線 （ RX,TX,GND） ， 因 為 使 用 絕 對 電 壓 表 示 邏 輯 ， 由于 干 擾 ， 導 線 電 阻 等 原 因 ， 通 訊 距 離 不 遠 ， 低 速 時 幾 十 米 也 是 可 以 的 。 　 　 RS422， 在 RS232 后 推 出 ， 使 用 TLL 差 動 電 平 表 示 邏 輯 ， 就 是 兩 根 的 電 壓 差 表示 邏 輯 ， RS422 定 義 為 全 雙 工 的 ， 所 以 最 少 要 4 根 通 信 線 （ 一 般 額 外 地 多 一 根 地 線 ）， 一 個 驅 動 器 可 以 驅 動 最 多 10 個 接 收 器 （ 即 接 收 器 為 1/10 單 位 負 載 ） ， 通 訊 距離 與 通 訊 速 率 有 關 系 ， 一 般 距 離 短 時 可 以 使 用 高 速 率 進 行 通 信 ， 速 率 低 時 可 以 進 行較 遠 距 離 通 信 ， 一 般 可 達 數 百 上 千 米 。 　 　 RS485， 在 RS422 后 推 出 ， 絕 大 部 分 繼 承 了 422， 主 要 的 差 別 是 RS485 可 以 是半 雙 工 的 ， 而 且 一 個 驅 動 器 的 驅 動 能 力 至 少 可 以 驅 動 32 個 接 收 器 （ 即 接 收 器 為1/32 單 位 負 載 ） ， 當 使 用 阻 抗 更 高 的 接 收 器 時 可 以 驅 動 更 多 的 接 收 器 。 所 以 現 在 大多 數 全 雙 工 485 驅 動 /接 收 器 對 都 是 標 ： RS422/485 的 ， 因 為 全 雙 工 RS485 的 驅 動/接 收 器 對 一 定 可 以 用 在 RS422 網 絡 。RS485 的 電 氣 特 性 ： 邏 輯 1以 兩 線 間 的 電 壓 差 為 +（ 26） V 表 示 ； 邏 輯 0以 兩線 間 的 電 壓 差 為 （ 26） V 表 示 。 接 口 信 號 電 平 比 RS232C 降 低 了 ， 就 不 易 損 壞接 口 電 路 的 芯 片 ， 且 該 電 平 與 TTL 電 平 兼 容 ， 可 方 便 與 TTL 電 路 連 接 。RS485 有 兩 線 制 和 四 線 制 兩 種 接 線 ， 四 線 制 只 能 實 現 點 對 點 的 通 信 方 式 ， 現 很 少 采用 ， 現 在 多 采 用 的 是 兩 線 制 接 線 方 式 ， 這 種 接 線 方 式 為 總 線 式 拓 樸 結 構 在 同 一 總 線上 最 多 可 以 掛 接 32 個 結 點 。 在 RS485 通 信 網 絡 中 一 般 采 用 的 是 主 從 通 信 方 式 ， 即一 個 主 機 帶 多 個 從 機 。 很 多 情 況 下 ， 連 接 RS485 通 信 鏈 路 時 只 是 簡 單 地 用 一 對 雙絞 線 將 各 個 接 口 的 “A”、 “B”端 連 接 起 來 。 而 忽 略 了 信 號 地 的 連 接 ， 這 種 連 接 方法 在 許 多 場 合 是 能 正 常 工 作 的 ， 但 卻 埋 下 了 很 大 的 隱 患 ， 這 有 二 個 原 因 ： (1)共模 干 擾 問 題 ： RS485 接 口 采 用 差 分 方 式 傳 輸 信 號 方 式 ， 并 不 需 要 相 對 于 某 個 參 照點 來 檢 測 信 號 ， 系 統 只 需 檢 測 兩 線 之 間 的 電 位 差 就 可 以 了 。 但 人 們 往 往 忽 視 了 收 發器 有 一 定 的 共 模 電 壓 范 圍 ， RS485 收 發 器 共 模 電 壓 范 圍 為 7～ +12V， 只 有 滿 足 上述 條 件 ， 整 個 網 絡 才 能 正 常 工 作 。 當 網 絡 線 路 中 共 模 電 壓 超 出 此 范 圍 時 就 會 影 響通 信 的 穩 定 可 靠 ， 甚 至 損 壞 接 口 。 (2)EMI 問 題 ： 發 送 驅 動 器 輸 出 信 號 中 的 共 模 部分 需 要 一 個 返 回 通 路 ， 如 沒 有 一 個 低 阻 的 返 回 通 道 （ 信 號 地 ） ， 就 會 以 輻 射 的 形 式返 回 源 端 ， 整 個 總 線 就 會 像 一 個 巨 大 的 天 線 向 外 輻 射 電 磁 波 。 由 于 PC 機 默 認 的只 帶 有 RS232 接 口 ， 有 兩 種 方 法 可 以 得 到 PC 上 位 機 的 RS485 電 路 ： （ 1） 通 過RS232/RS485 轉 換 電 路 將 PC 機 串 口 RS232 信 號 轉 換 成 RS485 信 號 ， 對 于 情 況 比 較復 雜 的 工 業 環 境 最 好 是 選 用 防 浪 涌 帶 隔 離 珊 的 產 品 。 （ 2） 通 過 PCI 多 串 口 卡 ， 可以 直 接 選 用 輸 出 信 號 為 RS485 類 型 的 擴 展 卡 。 RS485 的 網 絡 布 置網 絡 拓 撲 一 般 采 用 終 端 匹 配 的 總 線 型 結 構 ， 不 支 持 環 形 或 星 形 網 絡 。 在 構 建 網絡 時 ， 應 注 意 如 下 幾 點 ： （ 1） 采 用 一 條 雙 絞 線 電 纜 作 總 線 ， 將 各 個 節 點 串 接 起 來 ，從 總 線 到 每 個 節 點 的 引 出 線 長 度 應 盡 量 短 ， 以 便 使 引 出 線 中 的 反 射 信 號 對 總 線 信 號的 影 響 最 低 。 有 些 網 絡 連 接 盡 管 不 正 確 ， 在 短 距 離 、 低 速 率 仍 可 能 正 常 工 作 ， 但 隨著 通 信 距 離 的 延 長 或 通 信 速 率 的 提 高 ， 其 不 良 影 響 會 越 來 越 嚴 重 ， 主 要 原 因 是 信 號在 各 支 路 末 端 反 射 后 與 原 信 號 疊 加 ， 會 造 成 信 號 質 量 下 降 。 （ 2） 應 注 意 總 線 特18性 阻 抗 的 連 續 性 ， 在 阻 抗 不 連 續 點 就 會 發 生 信 號 的 反 射 。 下 列 幾 種 情 況 易 產 生 這 種不 連 續 性 ： 總 線 的 不 同 區 段 采 用 了 不 同 電 纜 ， 或 某 一 段 總 線 上 有 過 多 收 發 器 緊 靠在 一 起 安 裝 ， 再 者 是 過 長 的 分 支 線 引 出 到 總 線 。 在 RS485 組 網 過 程 中 另 一 個 需 要主 意 的 問 題 是 終 端 負 載 電 阻 問 題 ， 在 設 備 少 距 離 短 的 情 況 下 不 加 終 端 負 載 電 阻 整 個網 絡 能 很 好 的 工 作 但 隨 著 距 離 的 增 加 性 能 將 降 低 。 理 論 上 ， 在 每 個 接 收 數 據 信 號 的中 點 進 行 采 樣 時 ， 只 要 反 射 信 號 在 開 始 采 樣 時 衰 減 到 足 夠 低 就 可 以 不 考 慮 匹 配 。 但這 在 實 際 上 難 以 掌 握 ， 美 國 MAXIM 公 司 有 篇 文 章 提 到 一 條 經 驗 性 的 原 則 可 以 用 來 判斷 在 什 么 樣 的 數 據 速 率 和 電 纜 長 度 時 需 要 進 行 匹 配 ： 當 信 號 的 轉 換 時 間 （ 上 升 或 下降 時 間 ） 超 過 電 信 號 沿 總 線 單 向 傳 輸 所 需 時 間 的 3 倍 以 上 時 就 可 以 不 加 匹 配 。 一 般 終 端 匹 配 采 用 終 端 電 阻 方 法 ， RS485 應 在 總 線 電 纜 的 開 始 和 末 端 都 并 接 終 端電 阻 。 終 端 電 阻 在 RS485 網 絡 中 取 120Ω 。 相 當 于 電 纜 特 性 阻 抗 的 電 阻 ， 因 為 大多 數 雙 絞 線 電 纜 特 性 阻 抗 大 約 在 100～ 120Ω 。 這 種 匹 配 方 法 簡 單 有 效 ， 但 有 一 個缺 點 ， 匹 配 電 阻 要