【正文】 ................... 39 環(huán)境溫度采集電路的調(diào)試 ........................................................................... 39 按鍵電路的調(diào)試 ........................................................................................... 39 7 結論 ................................................................................................................. 40 致 謝 ................................................................................................................... 41 參考文獻 ............................................................................................................. 42 附錄 A 中文文獻 ................................................................................................. 43 附錄 B 外文文獻 ................................................................................................ 49 附錄 C 總設計原理圖 ........................................................................................ 57 附錄 D 多功能計算器仿真圖 ............................................................................ 58 附錄 E 標準字符庫 ............................................................................................ 59 附錄 F 程序 ........................................................................................................ 60 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 1 0 前言 計算器在人們的日常生活中是比較常見的電子產(chǎn)品之一。溫度也是人們生活中必不可少的元素，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有很多場合要測量環(huán)境溫度，所以 我設計了一個以計算為主的，同時可以顯示時間和顯示周圍溫度的多功能計算器，這對于我們的生活將有著重要的意義。溫度部分是測量周圍環(huán)境的溫度，可以應用到很多領域，比如溫室大棚等， 該設計將成為人們生活中不可少的必需品。其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列MCU 系統(tǒng)。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系 列的廣泛應用， 32 位 單片機 迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而在作為 掌上電腦 和手機核心處理的高端 單片機 甚至可以直接使用專用的Windows 和 Linux 操作系統(tǒng) 。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。隨著 微電子技術 、 IC 設計、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的 單片機 應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。最簡單的液體晶體管就是我們常見的小型計算器以及電子手表上面的液晶字符屏幕。通過把液晶材料進行不同的排列，組成不同的字符形狀，就能通過電流控制其開關顯示，以顯示出我們說需要的字符。當然，那時候的 LCD 還是單色產(chǎn)品，但是已經(jīng)不是簡單的字符型液晶屏幕了。如果大家對這方面有興趣，可以參閱有關的大學物理書籍。而如果液晶沒有電場作用，就是沒有通電流，通過無規(guī)則排列的液晶， X 偏振光的偏振方向會發(fā)生改變，旋轉 90 度，旋轉后 X 偏振光的偏振方向剛好和 b 偏振玻璃的偏振方向一樣，就是 X+90=Y，光線就能通過 b 玻璃了。時鐘 /RAM的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達 31 字節(jié)的字符組方式通信。 DS18BDS1822 “一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。176。C 。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。2176。 選題 選題的背景和意義 單片機的出現(xiàn)是計算機制造技術高速發(fā)展的產(chǎn)物，它是嵌入式控制系統(tǒng)的核心 ，如今，它已廣泛的應用到我們生活的各個領域，電子、科技、通信、汽車、工業(yè)等。從電子時鐘的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)將近半個世紀了，從最初的德克薩斯儀器推出的 4 位單片機電遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 5 子時鐘到當今的 32 位，從當時價錢昂貴且體積大到現(xiàn)在的精致小型，從以前的單一的時間顯示到現(xiàn)代的可以顯示溫度、濕度等更多功能的電子時鐘，都積累了眾多科學家的努力和心血。本文設計應用 STC89C52 芯片作為核心， LCD1602 顯示，計算器通過按鍵直接可以顯示在 LCD 上，不需要加任何其它芯片，而電子時鐘需使用時鐘芯片 DS1302 完成時鐘日期的功能，同時利用溫度傳感器 DS18B20測量周圍環(huán)境溫度，并且可以依靠按鍵隨時對日期、 時間進行調(diào)整。： 多功能計算器的設計與實現(xiàn) 6 2 需求分析 用戶需求 在做畢設之前，我對計算器做了調(diào)查，走訪了商場，飯店等地方。 計算器隨著供應量的增多、用戶使用方便度日益更新，從又大又重到又小又輕，從復雜的模擬電路到一塊幾厘米的單片機，從簡單的加減乘除運算到乘方、開方運算，指數(shù)、對數(shù)、三角函 數(shù)、反三角函數(shù)的計算不斷的變化著。 市場需求 經(jīng)過走訪 許多電子產(chǎn)品商場，從銷售員那里得知 ，現(xiàn)在人們考慮的是 計算器的 功能，價格 ，體積， 當然是買他們需求的功能，價格便宜，體積小的計算器。 市場前景十分看好。 3） 環(huán)境溫度采集電路 ： 考慮到 硬件電路復雜 度 ，軟件調(diào)試 復雜 度及 制作成本 ，本設計選用 DS18B20 作為 溫度傳感器 ， 單片機到 DS18B20 僅需要一條線 ，即與單片機 口相連，讀寫和完成溫度變換所需要的電源可由數(shù)據(jù)線本身提供，而無需外部電源。使用標準 C 語言的程序，幾乎都可以不作改變移植到不同的微機 平臺上，對于嵌入式等的微控制芯片，屬于標準 C 語言的部分也很少需要修改，而且程序很容易讀懂。模塊化程序不僅易移植，易修改，易維護，而且其結構清晰明了，讓人容易理解。 主要特性如下： 1） 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM。 9） 具有看門狗功能 。 ： 多功能計算器的設計與實現(xiàn) 10 12） 通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART。 圖 41 STC89C52 引腳說明 Figure 41 STC89C52 pinout 引腳功能說明如下 [2]： VCC：電源電壓。 在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器或程序儲存器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。作為輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P3 口： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校的控制信號。 即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以是時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此他可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。 EA/VPP：外部訪問允許。 FLASH 儲存器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 用戶也可以采用外部時鐘 ， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。通常情況下，單片機采用上電自動復位和開關手動復位兩種方式，兩種方式的具體工作過程如下： 1）上電復位 所謂上電復位，是指單片機只要一上電，便自動進入復位狀態(tài)。 2）手動復位 所謂手動復位，是通過接通一個按鈕開關，使單片機進入復位狀態(tài)。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 的外接晶振采用普通 晶振 [13]。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細說明。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。 1. 第 7 位：控制字的最高有效位，如果它為 0,則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。 A4～ A0＝ 0～ 6,順序為秒、分、時、日、月、星期、年的寄存器。 當?shù)?6 位為 1 時，定義 RAM 的地址， A4～ A0＝ 0～ 30,對應各子地址的 RAM，地址31 對應的是 RAM 多字節(jié)方式選擇寄存器。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿，讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。但是，當以多字節(jié)方式寫 RAM 時，不必寫所有 31字節(jié)，不管是否寫了全部 31 字節(jié)，所寫的第一個字節(jié)都將傳送到 RAM。 圖 45 DS1302 單字節(jié)讀寫時序 Figure 45 DS1302 single byte read and write timing DS1302 片內(nèi)寄存器說明 通過控制字對 DS1302 片內(nèi)的寄存器進行尋址之后，即可就所選中寄存器的各位進行操作。當為 12 小時制式時，位 5 為 “0”表示 AM，為 “1”表示 PM。一般在設置時鐘時，可以停止工作，設定完之后，再啟動其工作。 時鐘電路與單片機的連接 根據(jù) DS1302引腳功能說明和程序要求將其按圖 46接入電路。 DS1302采用雙電源供電，平時由 +5V電源供電，當 +5V電源之后，由圖中+3V備用電源供電。所以我認為溫度是最為實用的外加功能。測量范圍為 55～ +125 攝氏度，增量為 度，電源電壓范圍為 +3V～ +。 0號存貯器用于存放溫度值的補碼 ， LSB(最低位 )的 1表示 2， 就得到被測溫度值。主機操作單線器件 DS18B20必須遵循下面的順序 [8]。單線器件 DS18B20檢測到該上升沿后，延時 1560us，通過拉低總線 6024us來產(chǎn)生應答脈沖，主機接收到從機的應答脈沖后，說明有單線器件在線。 序號 名稱 引 腳功能 1 GND 接地 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳：開漏單總線接口引腳；當被用到寄生電源下，也可向器件提供電源 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 ： 多功能計算器的設計與實現(xiàn) 22 表 47 ROM操作命令與說明 Table 47 ROM mand and instructions 3） 內(nèi)存操作命令 在成功執(zhí)行了 ROM操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。此命令可用于單掛或多掛接總線。 Alarm rom（警報 rom） ECH 此命令流程圖和 scarch rom命令相同，但是 DS18B20只有在最近的一次溫度測量時滿足了告警觸發(fā)條件，才會響應此命令。而數(shù)據(jù)位讀寫則是通過使用讀、寫時隙實現(xiàn)的。 DS18B20在 DQ線變低后的 15μs～ 60μs的端口對 DQ進行采樣，如 果為高電平，就為寫 “1”；如果為低電平，就為寫 “0”。當主機從 DS18B20讀數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生讀時隙。 Copy Scratchpad（復制暫存器） 48H 此 命令將暫存器中的內(nèi)容復制進 E2RAM，以便將溫度告警觸發(fā)字節(jié)存入非易失內(nèi)存。 Recall E2（重調(diào) E2存儲器） B8H 將存儲在 E2RAM中的溫度告警觸發(fā)值和配置寄存器值重新拷貝到暫存器中，此重調(diào)操作在 DS18B20加電時自動產(chǎn)生。在讀時隙結束時，DQ引腳通過外部上拉電阻拉回高電平。若主機拉低總線后能保持 60μs的低電平，則向單總線器件寫 “0”。 圖 48 單片機與 DS18B20連接圖 Figure 48 Connection diagram MCU and DS18B20 STC89C52單片機的 DS18B20的 I/O腳，作為數(shù)據(jù)的讀入和寫出。 顯示電路 顯示電路的主要部分就是顯示器