【正文】 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 11 DS1302 可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí) ,可以達(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)的基本的要求。內(nèi)部的寄存器為我們調(diào)時(shí)，鬧鐘定時(shí)提供了寄存空間。備用用電源也實(shí)現(xiàn)了 當(dāng)系統(tǒng)斷電后，時(shí)鐘仍然可以保持。而且它是串行接口，與單片機(jī)通信所需要的接口少。不像 DS12887 等芯片并行通信需要很多 IO 口。 DS1302管腳及寄存器說(shuō)明 （ 1） DS1302 的引腳排列 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。因此，我們 vcc1 用 3V 的紐扣電池作為備用電源， vcc2 用系統(tǒng)電源作為主電源。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高 電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 12 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 （ 2） DS1302 的寄存器說(shuō)明 DS1302有 12個(gè)寄存器，其中有 7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與 RAM相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單個(gè) RAM單元，共 31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的 RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的 RAM的 31個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫(xiě) )、FFH(讀 )。 2.3 DS1302時(shí)鐘電路 DS1302 時(shí)鐘電路如下圖所示： 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 13 DS1302 與單片機(jī)的連接僅需 3 條線：時(shí)鐘線 SCLK、數(shù)據(jù)線 I/O 和復(fù)位線 RST。時(shí)鐘線 SCLK 與 相連，數(shù)據(jù)線 I/O 與 相連，復(fù)位線 RST 與 相連。由于 DS1302 是靠 涓細(xì)電流充電 來(lái)實(shí)現(xiàn)串行輸入輸出的，因此，在 SCLK 、 I/O、 RST 線上要加上拉電阻，其中，它們的電流應(yīng)該在 500u~1mA 之間，若電源為 5V，則 R 約為 5k，因此，我們 的電阻 R=。 但是經(jīng)過(guò)查閱有關(guān)資料知道如果 DS1302 不是接 p0 口可以不接上拉電阻，為了節(jié)省成本，所以沒(méi)有接上拉電阻。 在單電源與電池供電系統(tǒng)中， vcc1 提供低電源并提供低功率的備用電源。 Vcc2 提供高電源作為芯片供電的主電源。因此，這里 vcc1 用3V 紐扣電池， vcc2 用 5V 的系統(tǒng)電源。 晶振為 接入 X X2 引腳。 3 溫度系統(tǒng)電路 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 14 溫度芯片的選擇 溫度實(shí)現(xiàn)只能通過(guò)外部的溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)上網(wǎng)查閱資料及市場(chǎng)考察， DS18b20 體積小，只有 3 只腳，電路接法簡(jiǎn)單。它能夠直接讀出被測(cè)溫度。內(nèi)部含有寄存器為我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警功能提供保障。 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 精度為 176。 C，也符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。 DS18B20 也是我們通常使用的型號(hào)，因此溫度傳感器用 DS18B20。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 所示。頭兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第三和第四 字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第五個(gè)字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖 所示。低 5 位一直為 1， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 字節(jié) 4 字節(jié) 5 字節(jié) 6 字節(jié) 7 字節(jié) EEROM TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 15 DS18b20溫度系統(tǒng)電路 DS18B20 系統(tǒng)電路如下： DS18B20 有兩種接法：一是單線接法即只接 QT。這種方法應(yīng)用它內(nèi)部的寄生電源，因此在 QT 上要用 一個(gè) MOSFET 把 I/O 線只接拉到電TM R1 R0 1 1 1 1 1 圖 配置寄存器 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 16 源上。二是從 vdd 腳加上電源。方法一適合于遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)控，不需要本地電源。而我們只是設(shè)計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)，選擇方法二就行了，還有MOSFET 極容易燒，我們不用它。 Vdd 接 5V 電源， vss 接地， QT 與 相連。 4 鍵盤(pán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 按鍵需要 4 個(gè)，分別實(shí)現(xiàn)為時(shí)間調(diào)整、時(shí)間的加、時(shí)間的減、退出四個(gè)功能。用單片機(jī)的 4 個(gè) I/O 口接收控制信號(hào)，其電路圖如下： 4 個(gè)按鍵的一端與地相連，另一端分別與 、 、 、 相連。這時(shí)當(dāng)按鍵按下就輸入低電平。 5 報(bào)警電路系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 17 報(bào)警電路由蜂鳴器、三極管、電阻 、 LED 等構(gòu)成電路圖如下： 它們與單片機(jī)的接口分別是 。 6 液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12864 液晶顯示電路 現(xiàn)在流行低碳生活，節(jié)能減排已成為人們處理事情首先想到的問(wèn)題，所以這個(gè)顯示的時(shí)候背光控制時(shí)間為 10s 左右，同時(shí)關(guān)背光的時(shí)候關(guān)掉顯示器的電源 ，降低功耗。 三、 軟硬件調(diào)試部分 1） 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試，我是在 keil 軟件平臺(tái)和單片機(jī)學(xué)習(xí)板上來(lái)完成的。當(dāng)我寫(xiě)部分程序在 keil 軟件經(jīng)過(guò)調(diào)試，開(kāi)始出現(xiàn)很多武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 18 錯(cuò)誤和警告。通過(guò)逐個(gè)錯(cuò)誤排錯(cuò)及修 改。得出下列經(jīng)驗(yàn)，（ 1）調(diào)用函數(shù)最好在頭文件中進(jìn)行申明，主函數(shù)寫(xiě)在最后；（ 2）特別注意一些字母的大小寫(xiě)，一般要用英語(yǔ)文字寫(xiě)，不要用中文漢寫(xiě)，這是最不容易檢查的，如我在檢查液晶顯示程序時(shí)，時(shí)鐘沒(méi)檢查到錯(cuò)誤，最后我刪掉此行重新寫(xiě)，錯(cuò)誤排除了，據(jù)我分析可能是中英文變換時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)一系列排錯(cuò)，最后文件沒(méi)有錯(cuò)誤但還有警告。由于c 語(yǔ)言中有警告是沒(méi)關(guān)系的，我將 HEX 文件下在到單片機(jī)竟顯示一些亂碼。我有回到文件，經(jīng)過(guò)對(duì)警告的分析及上網(wǎng)查閱。將程序稍微修改警告慢慢被排除，最后沒(méi)有錯(cuò)誤和警告了，下載到單片機(jī)， 發(fā)現(xiàn)亂碼竟然還出現(xiàn)，還有多個(gè)界面疊加顯示，里面還有一些亂碼。經(jīng)過(guò)分析，疊屏現(xiàn)象是沒(méi)有對(duì)液晶清平所致。于是我又在不同界面程序前加入調(diào)用填充空格函數(shù)（ void clrram_lcd ()） ,然后又下載，結(jié)果與前面一樣，崩潰啊！經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)后，無(wú)意間我去掉 調(diào)用函數(shù)前 void。結(jié)果疊屏現(xiàn)象解決。但是顯示還是亂碼。謝天謝地??！有進(jìn)步！ 又經(jīng)過(guò)幾天，排錯(cuò)，上網(wǎng)查閱與參考程序?qū)φ?。最后在void R1302()函數(shù)中 DS1302InputByte(ucAddr|0x01)。掉了|0x01，加上生成 HEX 文 件，下載到單片機(jī)中。能夠正常顯示了。界面的閃爍不能閃爍。呵呵！又進(jìn)一步！ 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，我發(fā)現(xiàn)界面程序中的 a==1 與功能設(shè)置武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 19 中 a 重賦值（ a=0）相沖突，最后將 if（）語(yǔ)句中 a==1 改為a==0 。相應(yīng)的問(wèn)題也解決了。 最后對(duì)程序進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展完善，由于按鍵不靈敏我們加上聲音程序。加上另一個(gè)鬧鐘實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求。 通過(guò)單片機(jī)學(xué)習(xí)板對(duì)照，程序基本實(shí)現(xiàn)我所預(yù)期的要求，但是界面顯示鬧鐘 1，鬧鐘 2 閃爍時(shí)，液晶竟然出現(xiàn)顯示淡化。據(jù)分析，可能使程序的問(wèn)題。由于這部分顯示復(fù)雜，用了多個(gè) if 語(yǔ) 句，可能出現(xiàn)語(yǔ)句冗余。我只有請(qǐng)教高手啰！ 2）硬件調(diào)試 硬件調(diào)試，我們用萬(wàn)用表，單片機(jī)學(xué)習(xí)板來(lái)完成的。 首先，我們調(diào)試 LCD1602 顯示。我將液晶顯示程序下載到單片機(jī)內(nèi)，連好所有的線，通電后，觀察顯示結(jié)果。唉！液晶竟然不顯示。我們用萬(wàn)用表測(cè)試各連線是否導(dǎo)通及某些點(diǎn)的電壓，發(fā)現(xiàn)沒(méi)問(wèn)題。最后在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)我的 P0 口竟然沒(méi)接上拉電阻，通過(guò)計(jì)算電阻應(yīng)該去 5K 至 10K，我們選用 的電阻。由于沒(méi)準(zhǔn)備多的電阻，我在以前買(mǎi)的電阻找到了 的電阻。開(kāi)始布局沒(méi)有為上拉電阻留下空間，我們?cè)趩纹瑱C(jī)插 槽里插電阻，解決一些連線的復(fù)雜度。后來(lái)在調(diào)試液晶能夠顯示了。 然后，我們調(diào)試 DS1302 時(shí)鐘芯片。連上按鍵模塊，液晶顯示模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)，時(shí)鐘系統(tǒng)，溫度系統(tǒng)，連接所有線，通上電源后，我們觀察到液晶顯示 2085—85—85 武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 20 85： 85： 85 溫度能正常顯示，時(shí)鐘不能正常顯示。我們還是用萬(wàn)用表檢查所用線路，對(duì)照電路原理圖，最后發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘上拉電阻沒(méi)焊上電源。接上電源后，時(shí)鐘能夠正常顯示，按鍵也能控制。 但是溫度要求精確到 度，我們查閱了大量的資料，發(fā)現(xiàn)別人 的都只是精確到 ，并沒(méi)有精確到 的程序可以查考，于是我就在想，我可不可以通過(guò)一個(gè)有返還值的子函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)小數(shù)位的數(shù)字與 5 的比較返還 0 或是 5 來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后看到 C 語(yǔ)言上的條件運(yùn)算符，眼睛突然一亮，可以用條件運(yùn)算符，這樣程序就更簡(jiǎn)單了，調(diào)好程序下載到單片機(jī)里，懷著激動(dòng)的心情接通電源，終于好了，太興奮了！ 整個(gè)硬件調(diào)試才完成。 雖然整個(gè)硬件都以做好了，但是看看我們的作品，那叫個(gè)慘不忍睹，上面因?yàn)楦鞣N修改，線路連的很不好看，于是我們換了一塊板子，經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)各種器件的放置地方，然后為了盡量使板子 布線美觀，我們又修改了各種器件的接口，使焊好的板子盡量美觀，使布線盡量的少，做好后的實(shí)物圖如下： 五．總結(jié)與體會(huì) 在拿到課題以后，我們小組先召開(kāi)了一個(gè)小會(huì)議，討論整個(gè)過(guò)程如何實(shí)施及如何分工，以及選擇哪個(gè)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)。在初步方案確定武漢紡織大學(xué) 電子與電氣工程學(xué)院 電子 91 班 21 好后，我們開(kāi)始研究所需的器材，在列出初稿后，我們小組挑了一個(gè)下午去廣播屯買(mǎi)器材，并在電子市場(chǎng)請(qǐng)教老板器材選取等問(wèn)題。老板很細(xì)心的邊挑邊幫我們講解有關(guān)的知識(shí)，讓我們受益匪淺。經(jīng)過(guò)一下午的時(shí)間，買(mǎi)好器材后便進(jìn)入了設(shè)計(jì)階段。 經(jīng)過(guò)將近一個(gè)月的設(shè)計(jì)，反復(fù)地討論各個(gè)環(huán)節(jié)，反復(fù) 調(diào)試，反復(fù)模擬仿真，終于完成 LCD 液晶時(shí)鐘設(shè)計(jì)。雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并完成了一定發(fā)揮部分，但單片機(jī)的資源并沒(méi)完全得到應(yīng)用。但畢竟這是我們第一次設(shè)計(jì)，能把實(shí)物做出來(lái)，我們心底還是很高興的。這是不用單片機(jī)學(xué)習(xí)板，自己動(dòng)手制作出來(lái)的作品。 在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，首先最大的問(wèn)題就是單片機(jī)課程我們并沒(méi)有開(kāi)始學(xué)，因此要完成這么繁瑣的編程與設(shè)計(jì)，我們不得不自己先自學(xué)單片機(jī)。在此我們小組先花了近一周時(shí)間自學(xué)單片機(jī)，通過(guò)書(shū)本和視頻的學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)有了初步的掌握以后再開(kāi)始著手設(shè)計(jì)。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法 的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法。這次設(shè)計(jì)是液晶，單片機(jī)，鍵盤(pán)控制的綜合應(yīng)用，其間，遇到許多困難。特別到最后，程序在 protues 軟件模擬當(dāng)中能正常工作，等做出實(shí)物來(lái)后顯示屏居然沒(méi)有顯示。反復(fù)找，反復(fù)請(qǐng)教老師與學(xué)長(zhǎng)都沒(méi)解決，以致一度都想放棄。但最終還是堅(jiān)持下來(lái)，并成功將問(wèn)題解決。 從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在寫(xiě)程序時(shí)，邏輯思維要清晰，要有耐心。在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在武漢