【正文】 lculator as a fast generalpurpose puting tools make it easy to use for the user. Calculator is one of People39。Calendar Clock Chip DS1302。從古代的水漏到后來的機械鐘再到當今的石英鐘，都充分體現了時間的重要，同時也代表著科技的發(fā)展進步。 隨著數字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數字的精度，遠遠超過老式鐘表，且鐘表的數字化給人們的生產生活帶來了極大的方便。 ： 多功能計算器的設計與實現 2 1 概述 硬件概述 單片機的由來與發(fā)展 單片機 誕生于 1971 年，經歷了 SCM、 MCU、 SoC 三大階段，早期的 SCM 單片機都是 8 位或 4 位的。 90 年代后隨著 消費電子產品 大發(fā)展， 單片機 技術得到了巨大提高。當代 單片機 系統(tǒng)已經不再只在 裸機 環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的 嵌入式操作系統(tǒng) 被廣泛應用在全系列的單片機上。概括的講：一塊 芯片 就成了一臺計算機。 SoC 嵌入式系統(tǒng) (System on Chip）式的獨立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在 芯片 上的最大化解決，因此，專用 單片機 的發(fā)展自然形成了 SoC 化趨勢。超薄體形、低功耗、低輻射、無閃爍、完全物理平面、低反光、清晰的字符顯示等等，都是大家非常熟悉的液晶顯示器 LCD 優(yōu)點。通 電的時候，液晶原料排列順序隨電流極向改變，光線在規(guī)則排列的晶體分子中可以透過，液晶管由原來非透明狀態(tài)變成透明狀態(tài)。到了 1971 年，這 種新的液晶顯示器開始普遍地為人們接受。偏振光只能通過相應方向的偏振玻璃，如果偏振玻璃的偏振方向和偏振光線的有一定的夾角，就會減弱偏振光強度，甚至偏振光無法通過。而 b 玻璃的偏振方向為 Y，就是 X+90 度， X 偏振的光線無法通過，在 b 玻璃外面看上去就是黑色了。 DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需三根 I/O 線：復位（ RST）、 I/O 數據線、串行時鐘（ SCLK）。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。C 范圍內 ,精度為 177。2176。與前一代產品不同，新的產品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。C。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數的 EEPROM，精度降低為 177。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經濟的測溫系統(tǒng)。在計算器的原有計算功能的基礎上，又加了兩個生活中常用的兩個功能：電子時鐘，溫度。 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的工作過程 本文基于課題并對當前電子時鐘、溫度及計算器的開發(fā)手段進行了比較和分析，最終確定了采用單片機技術實現多功能計算器的總體方案。 2）當按下功能切換鍵 M 時，就進入計算的狀態(tài)，可以實現兩個數的加減乘除運算，而且參與運算的數和運算結果必須控制在 21474836482147483647 之間，否則就會產生溢出，屏幕出現亂碼。計算器作為日常生活中常使用的電子產品之一，它的 多 功能化、小型化、輕便化已成為未來智能化計算器的發(fā)展方向。同時 減少硬件與軟件的成本，吸引消費者對產品的興趣變得尤其重要。 投產條件簡單，成本較低，一般生產電子產品的廠家 均可生產 。 這 款強大的時鐘芯片，不但占用的硬件資源少，而且其精確性、實時性也是相當的可觀 。一般來說匯編的程序更接近于機器碼，小程序執(zhí)行效率高，但是單片機種類不同，匯編語言也相差很大，比如 51， pic， AVR， ARM； C 語言編屬于高級語言，具有可移植性，能夠結構化編程。 總體結構框圖 硬件結構框圖 系統(tǒng)主要是由以 STC89C52 為核心的單片機最小系統(tǒng)、按鍵電路、 時鐘電路、 環(huán)境溫度采集電路 、顯示電路組成，其硬件結構如圖 31 所示： ： 多功能計算器的設計與實現 8 STC89C52L C D 1 6 0 2 顯 示時 鐘 / 日 歷 電 路環(huán) 境 溫 度 采集 電 路按 鍵 電 路 圖 31 多功能計算器 硬件結構框圖 Figure 31 multifunction calculator hardware structure diagram 軟件結構框圖 系統(tǒng)采用結構化、模塊化的設計思想，使得編程思路明確，且功能比較強大。因此， STC89C52 是一種功能強，靈活性高且價格合理的單片機，可方便的應用在各個控制領域 [1]。 4） 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) 。 8） 具有 EEPROM 功能 。 11） 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 。 STC89C52 單片機的引腳及功能 引腳說明如圖 22。作為輸出口時，每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端。對端口寫 “1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。對端口寫 “1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。 FLASH 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其他控制信號。 P3 除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，具體功能說明如表 22。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。在此期間，當訪問外部數據存儲器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現。如 EA 端為 高電平（ Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序儲存器中的指令。 表 41 Table 41 the and pins multiplexing function 引腳號 功能特性 T2（定時器 /計數器 2外部計數輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數器 2捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） 表 42 P3 口的第二功能表 Table 42 P3 second function table 端口引腳 第二功能 RXD(穿行輸出口 ) TXD(穿行輸入口 ) INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0(定時 /計數器 0) T1(定時 /計數器 0) WR(外部數據寫選通 ) RD(外部數據讀選通 ) 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 13 時鐘 電路 STC89C52 內部有一個用 于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 圖 42 內部 晶振 電路 Figure 42 internal clock circuit 復位電路 STC89C52 的復位引腳為 RESET，當此引腳連接高電平超過 2 個機器周期，即可產生復位操作。當采用晶體為 12MHz 時，可取 C=10pF， R=10kΩ。 圖 43 復位電路 Figure 43 reset circuit 時鐘 /日歷電路 DS1302 簡要說明 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～。 主要特點是采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。在主電源關閉的情況遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 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)數據的傳送手段。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 表 43 DS1302 引腳功能說明 Table 43 DS1302 pin function 引腳號 名稱 功能 1 VCC1 備份電源輸入 2 X1 輸入 3 X2 輸出 4 GND 地 5 RST 控制移位寄存器 /復位 6 I/O 數據輸入 /輸出 7 SCLK 串行時鐘 8 VCC2 主電源輸入 DS1302 控制字和讀寫時序說明 在 編程過程中要注意 DS1302 的讀寫時序， DS1302 是 SPI 總線驅動方式，它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應寄存器的數據。每次數據的傳輸都是由控制字開始 [9]。 定義如下： 當第 6 位為 0 時，定義時鐘和其他寄存器的地址。當 A4～ A0＝ 31,為 時鐘字節(jié)方式選擇寄存器。在控制字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數據被寫入 （ 0 位）開始。當以多字節(jié)方式寫時鐘寄存器時，必須按數據傳送的順序依次寫入 8 個寄存器。對于單字節(jié)操作，包括命令字節(jié)在內，每次為 2個字節(jié)，需要 16 個時鐘，對于時鐘 /日歷多字節(jié)模式操作，每次為 7 個字節(jié)，需要 72 個時鐘，而對于 RAM 多字節(jié)模式操作，每次則為 32 字節(jié)，需要多達 256 個時鐘，這里僅給出單字節(jié)讀寫時序，如圖 45,多字節(jié)操作 方式與其類似，只是且而跟的字不止一個。 小時寄存器（ 85H、 84H）的位 7 用于定義 DS1302 是運行于 12 小時模式還是 24 小時模式。當該位置為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該 位置為 0 時，時鐘開始運行。因此，通過置寫保護位，可以提高數據的安全性。 ， 時鐘數據的 I/O。但在我看來了溫度提醒著我們穿衣保暖，關系著我們的身體健康。讀寫和完成溫度變換所需要的電源可由數據線本身提供，而無需外部電源。 每一個 DSl8B20包括一個唯一的 64位長的序號 ， 該序號值存放在 DSl8B20 內部的 ROM(只讀存貯器 )中 ， 開始 8位是產品類型編碼 (DSl8B20 編碼均為 10H)， 接著的 48位是每個器件唯一的序號 ， 最后 8位是前面 56位的 CRC(循環(huán) 冗余校驗 )碼 ， DSl8B20中還有用于貯存測得的溫度值的兩個 8位存貯器 ， RAM編號為 0號和 1號 ， 1號存貯器存放溫度值的符號 ，如果溫度為負 ， 則 1號存貯器 ， 8位全為 1， 否則全為 0。因此，必須采用軟件的方法來模擬單線的協 議時序。主機釋放總線時，會產生一個上升沿 [11]。詳細說明如 表 47。只有序列號完全匹配的 DS18B20才能響應后面的內存操作命令，其他不匹配的將等待復位脈沖。 Scarch rom（搜索 rom） F0H 主機調用此命令，通過一個排除法過程，可以識別出總線上所有器件的 ROM序列號。其中，除了應答脈沖之外，均由主機產生。所有寫時隙必須在 60μs以上（即由高拉低后持續(xù) 60μs以上），各個寫時隙之間必須保證最短 1us的恢復時間。 再來了解一下讀時隙。主機可以隨時發(fā)起復位脈沖以停止此操作。如果在此命令后主機產生讀時隙，那么只要器件在進行溫度轉換就會輸出 0，轉換完成后在輸出 1。因此，在此 15μs內，主機必須停止將 DQ引腳置低。在寫時序中，主機將在拉低總線 15μs內釋放總線，并向 DS18B20寫 “1”。 溫度采集電路與單片機的連接 本設計中使用 DS18B20溫度傳感器進行環(huán)境溫度采集和轉化，其與單片機的連接圖如圖 48所示 [4]。我們選用 。電阻 DZ3作為DS18B20的 I/O口的上拉電阻，在讀時隙結束時， I/O引腳將通過此上拉電阻拉回到高電平。 DS18B20僅在主機發(fā)出讀數據命令后，必須馬上產生讀時隙，以便 DS18B20能傳輸數據 [12]。所有的讀時隙最短必須持續(xù) 60μs，各個讀時隙之間必須保證最短 1μs的恢復時間。 Read Power Supply（讀供電方式） B4H 主機發(fā)起此命令后每個讀數據時隙內， DS1820發(fā)信號通知它的供電方式： 0為寄生電源方式， 1為外部供電方式。如果在此命令后產生讀時隙，那么只要器件在進行復制就會輸出 0，復制完成后，再輸出 1。數據線 DQ必須保持低電平至少 1μs，來自 DS18B20的輸出數據在讀時隙下降命令類型 命令字節(jié) 功能說明 Write Scratchpad（寫暫存器） 4EH 此命令寫暫存器中地址 2~4的 3個字節(jié)（ TH、 TL和配置寄存器）在發(fā)起復位脈沖之前， 3個字節(jié)都必須要寫。對于主機產生寫 “1”時隙的情況，數據線必須先被拉低，然后釋放，在寫時隙開始后的 15μs， 允許 DQ線拉至高電平。 首先了解寫時隙。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 23 表 48 內存操作命令與說明 Table 48 Memory Operation Command and description 4） 數據處理 DS18B20要求有嚴格的時序來保證數據的完整。 Skip rom（跳過 rom） CCH 此命令用于單掛接總線系統(tǒng)