【文章內(nèi)容簡介】 或 VCC2 兩者中的較大者供電。所以在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振用來為芯片提供計時脈沖。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(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 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。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài) 。上電行動時，在 VCC 大于等于 之前， RST 必須保持低電平。在 SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 SCLK 始終是輸入端 [8]。 圖 DS1302的 硬件接線圖 時鐘芯片 DS1302 的工作原理： a) DS1302 的控制字節(jié) DS1302 控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 5至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位（位 0）如為 0 表示要進行寫操作，為 1 表 示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出 b) 數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O） 在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 c) DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式。 “CH” 是時鐘暫停標志位，當該位為 1 時，時鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該位為 0 時，時鐘開始 運行。 “WP” 是寫保護位，在任何的對時鐘和 RAM的寫操作之前， “WP” 必須為 0。當 “WP” 為 1 時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫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：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 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)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性 讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 溫度傳感器電路設(shè)計 本設(shè)計的測溫元件采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，使用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可以感測周圍環(huán)境溫度變化，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機進行處理，實現(xiàn)周圍環(huán)境實時溫度的監(jiān)測。 DS18B20 具有獨特的單線接口，只需 1 個接口引腳即可通信；多點能力使分布式溫度檢測應用得以簡化；不需要外部元件；可用數(shù)據(jù)線供電，不需備份電源；測量范圍從 55℃ 至 +125℃ ，增量值為 ℃ 。等效的華氏溫度范圍是 67176。F 至 257176。F ；以 9 位數(shù)字方式讀出溫度；在 1 秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字；用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置；告誡搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）；應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類產(chǎn)品，溫度計或任何熱敏系統(tǒng) [9]。 下圖（圖 ）為 DS18B20 硬件接線圖 圖 DS18B20 引腳接線 引腳說明： GND 為接地引腳； DQ 為數(shù)據(jù)輸入輸出腳。用于單線操作，漏極開路； VCC接電源正； a) DS18B20 的主要特性 ? 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 ? 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ? DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 ? DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 ? 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。℃ 。 ? 可編程 的分辨率為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測 溫。 ? 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 ? 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 ? 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20 只需要接到控制器（單片機）的一個 I/O 口上，由于單總線為開漏所以需要外接一個 的上拉電阻。 DS18B20 數(shù)據(jù)線是開漏結(jié)構(gòu)，這就意味著 ,在沒有數(shù)據(jù)的時候 ,總線處于什么樣的狀態(tài)是不 確定的 .加一個上拉電阻就可以使總線在空閑的時候處于高電平狀態(tài) . b) DS18B20 的供電方式 DS18B20 的供電方式有兩種：寄生電源供電方式和外部電源供電方式。本設(shè)計采用外部電源供電方式（如圖 ）， DS18B20 工作電源由 VDD引腳接入，此時 I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度。外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 獨立式鍵盤設(shè)計 實現(xiàn)鍵盤控制的方法有多種，它可以 用 FPGA 來進行控制，也可以用單片機來進行控制。在本系統(tǒng)中，我們采用了單片機來進行控制，因為單片機可以很好的解決鍵抖動。 由若干個按鍵組成一個鍵盤，其電路結(jié)構(gòu)可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。 獨立式鍵盤每個鍵單獨占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O 口線上的狀態(tài)，矩陣式鍵盤按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，也稱行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。 4行 4 列共 16 個鍵，只占用 8 根 I/O 口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。本設(shè)計采用的是獨立式鍵盤。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。 CPU 在一個工作周期 內(nèi)，利用完成其他任務的空余時間，調(diào)用鍵盤掃描子程序，經(jīng)程序查詢，若無鍵操作，則返回；若有鍵操作，則進而判斷是哪個鍵，并執(zhí)行相應的鍵處理程序。這種方式為編程掃描方式。由于單片機在正常應用過程中，可能會經(jīng)常進行鍵操作，因而編程控制方式使 CPU 經(jīng)常處于工作狀態(tài)， 在進行本次設(shè)計中，只涉及到了設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)、確定四個功能。因此采用獨立式鍵盤。如圖 所示 圖 按鍵設(shè)計 顯示模塊的設(shè)計 本設(shè)計中由于要對時間、溫度進行顯示，所以選擇液晶顯示屏 1602 模塊作為輸出。1602 字符型 LCD 通常有 14 條 引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線。它可以顯示兩行，每行 16 個字符，采用單 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模 塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 管腳功能 如表 所示 ： 表 31 LCD1602 引腳功能 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端。 4 RS RS 為寄存器選擇。 5 R/W R/W 為讀寫信號線。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位） 圖 LCD液晶與單片機硬件連線圖 第四章 軟件設(shè)計 軟件部分主要包括： ? 主程序，主流程圖 ? 溫度檢測流程圖和溫度檢測程序 ? DS1302 時鐘流程圖和時鐘程序 ? LCD 顯示程序和 LCD 顯示流程圖 主流程圖 主流程圖 如圖 所示。流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開始運行，當有設(shè)置鍵按下時進入 修改時間模式，無按鍵按下時讀取時間、溫度等數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時間模式下設(shè)置時間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。 圖 系統(tǒng)初始化 顯 示 讀時間 設(shè)置時間 讀溫度 進入修改時間模式 開 始 設(shè)置鍵 有否按下 設(shè)置完成 N Y Y N 溫度程序流程圖 溫度讀取流程圖如圖 所示。流程圖分析：開始進入初始化 DS18B20，就是通過主機拉低單線產(chǎn)生復位脈沖然后釋放該線，如果有應答脈沖，即發(fā)起 ROM 命令當成功的執(zhí)行操作命令后，就使用 Convert T 命令即開始溫度轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換完后，又初始化DS18B20 是否有應答脈沖，若有，就發(fā)起 Read Scratchpad（讀取暫存器和 CRC 字節(jié)）命令，既同時讀出第 1， 2 個字節(jié)，即為溫度的數(shù)據(jù)。 圖 流程圖 DS1302 時鐘程序流程圖 時鐘流程圖如圖 所示。流程圖分析： DS1302 開始計時時，首先進行初始化，當有中斷信號時，讀取時鐘芯片的數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。這時若有設(shè)置鍵按下時，進行Y N 初始化 DS18B20 初始化 DS18B20 讀取第 1,2 字節(jié)極為溫度數(shù)據(jù) 發(fā)起 convert 命令 發(fā)起 Read Scrtchpad 命令 發(fā)起 skip Rom 命令 開 始 應答脈沖 N Y 應答脈沖 延時 1s 等待溫度轉(zhuǎn)換完成 時間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時鐘芯片；若沒有按鍵按下，則直接存入 EPROM，送入液晶屏顯示。 圖 DS1302時鐘 流程圖 LCD 顯示程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 。流程圖分析：首先對 1602 顯示屏進行初始化（初始化大約持續(xù) 10ms 左右），然后檢查忙信號，若 BF=0，則獲得顯示 RAM 的地址，寫入相應的數(shù)據(jù)顯示；若 BF=1，則代表模塊正在進行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到 BF=0 為止。 初始化 送 EPROM 讀時鐘芯片送顯示 送時鐘芯片 開中斷 開 始 設(shè)置鍵 有否按下？ 是否修改當前時間？ N Y Y N 圖 LCD 顯示程序流程圖 對 1602 初始置命令 延時 5ms 延時 5ms 獲得顯示 RAM 地址 寫入相應的數(shù)據(jù) 檢查忙信號 開 始 數(shù)據(jù)顯 示完畢？ BF=0？ N Y Y N 結(jié) 束 第五章 軟件仿真與程序調(diào)試 Keil 軟件調(diào)試流程 首先選擇菜單 FileNew? ，在源程序編輯器中 輸入?yún)R編語言或 C 語言源程序并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名 .asm（ .a51）或 .c。 然后選擇菜單 ProjectNew Project? ，建立新工程并保存 （保存時無需加擴展名 ，工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選擇 CPU 后點確定返回主界面。 這時工程管理窗口的文件頁（ Files）會出現(xiàn) “Target1” ，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Group ‘Source Group1’” ， 出現(xiàn)一個對話框，