【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。如下圖 9所示 圖 讀 /寫(xiě)時(shí)序圖 ③ DS1302 的寄存器 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 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表 2。 表 4 DS1302 的日歷、時(shí)間寄存器 寫(xiě)寄存 器 讀寄存 器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 80H 81H CH 10秒 秒 82H 83H 10分 分 84H 85H 12/24 0 10 時(shí) 時(shí) AM/PM 86H 87H 0 0 10日 日 88H 89H 0 0 0 10月 月 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 8CH 8DH 10 年 年 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 普通時(shí)鐘寄存器（ 包括秒、分、時(shí)等七種寄存器 ） 用于表示普通時(shí)鐘數(shù)據(jù)內(nèi)容，而其他三種寄存器用于只是 CPU 對(duì) DS1302 進(jìn)行狀態(tài)的控制或設(shè)置。 控制寄存器是用于程序初始運(yùn)行時(shí)，將 DS1302 設(shè)置為讀或?qū)憼顟B(tài)而提供給用戶(hù)的。當(dāng)此寄存器內(nèi)容設(shè)置好以后，普通時(shí)鐘數(shù)據(jù)才能進(jìn)行后續(xù)的讀 /寫(xiě)操作。 除了寄存器特殊狀態(tài)位以外，普通時(shí)鐘寄存器中的其他數(shù)據(jù)是按照 BCD 碼的形式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。也就是使 用 0～ 9這 10個(gè)數(shù)值的二進(jìn)碼來(lái)表示各位的數(shù)字。比如秒寄存器的取值范圍是 00～ 59，存儲(chǔ)位為 bit0～ bit6。 bit6～ bit4 為十位數(shù)的 BCD 碼，而 bit3～ bit0 為個(gè)位的 BCD 碼。假設(shè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)為 31s，那么其存儲(chǔ)情況應(yīng)為 bit6～ bit4=011， bit3～ bit0=0001。后面幾個(gè)時(shí)鐘寄存器中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況基本和秒寄存器數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)情況相同?？蓮谋?4 依次分析得出。 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 )。 DS1302 的數(shù)據(jù)傳送有單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送兩種。當(dāng)命令字節(jié)為 BE 或 BF時(shí)， DS1302 工作在多字節(jié)順序傳送模式。 8 個(gè)時(shí)鐘 /日歷寄存器從 RAM 寄存器 0開(kāi)始，依次由地址 0～地址 7順序讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)。當(dāng)命 令字節(jié)為 FE或 FF 時(shí)， DS1302工作在多字節(jié)連續(xù)傳送模式， 31 個(gè) RAM 寄存器從 0 地址開(kāi)始，連續(xù)讀 /寫(xiě)從 0位開(kāi)始的數(shù)據(jù)。 ④ 時(shí)鐘芯片 DS1302 的工作原理 DS1302 在每次進(jìn)行讀、寫(xiě)程序前都必須初始化，先把 SCLK 端置 “ 0”，接著把 RST 端置“ 1”，最后才給予 SCLK 脈沖；讀 /寫(xiě)時(shí)序如下圖 11 所示。表 1 為DS1302 的控制字，此控制字的位 7必須置 1，若為 0則不能把對(duì) DS1302 進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。對(duì)于位 6，若對(duì)程序進(jìn)行讀 /寫(xiě)時(shí) RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn) 行讀 /寫(xiě)時(shí)， CK =0。位 1 至位 5指操作單元的地址。位 0 是讀 /寫(xiě)操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為 1；該位為 0 則表示進(jìn)行的是寫(xiě)操作。控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸入 /輸出的。表3為 DS1302 的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“ CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為 0 時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始運(yùn)行。“ WP” 是寫(xiě)保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫(xiě)操作之前， WP 必須為 0。當(dāng)“ WP”為 1時(shí)，寫(xiě)保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫(xiě)操作。 溫度采集模塊 的 設(shè)計(jì) 及 原理 （ 1）模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)溫度采集部分原理圖如圖 10 所示。 圖 10. DS18B20 溫度采集 （ 2）原理說(shuō)明 ① DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 的具體測(cè)溫原理如圖 11 所示 。其中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度的測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí) 間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)確定，每次測(cè)量前，首先將 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)計(jì)數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 斜 率 累 加 器預(yù) 置計(jì) 數(shù) 比 較 器減 法 計(jì) 數(shù) 器 1低 溫 度 系 數(shù) 晶 振減 到 0預(yù) 置溫 度 寄 存 器減 到 0減 法 計(jì) 數(shù) 器 2高 溫 度 系 數(shù) 晶 振 圖 測(cè)溫原理 減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)預(yù)置數(shù)值減到 0時(shí)，溫度計(jì)數(shù)器的值將加 1，然后減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值重新被裝入且重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度 寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。斜率累加器則用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值；只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。 ② DS18B20 溫度測(cè)量值輸出原理 DS18B20 讀出的溫度結(jié)果數(shù)據(jù)為兩字節(jié)，用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀停止 增加 數(shù)的形式提供。因此，系統(tǒng)編程時(shí)必須將得到的溫度值進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。 DS18B20溫度數(shù)據(jù)輸出格式如表 5所列。 表 5 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)輸出格式 位 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 高 8 位 S S S S S 62 52 42 位 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 低 8 位 32 2 12 02 12? 22? 32? 42? 其中， Bit15～ Bit11 所示的 S 是符號(hào)位用以表示溫度是零上還是零下。當(dāng)測(cè)得的溫度大于 0 時(shí)，這 5 位為 0；當(dāng)測(cè)得的溫度小于 0時(shí)，這 5位為 1。后面的 Bit10～ Bit4 部分則構(gòu)成溫度數(shù)據(jù)的整數(shù)部分，而 Bit3～ Bit0 部分則構(gòu)成溫度數(shù)據(jù)的小數(shù)部分。 幾種溫度數(shù)據(jù)輸出舉例如表 6所列。 表 6 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)舉例 溫度值 /℃ 數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)輸出（ 16 進(jìn)制） +125 0000 0011 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1101 FF5EH 1111 1110 0101 1110 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H ③ DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)序 根據(jù) DS18B20 的通信 協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)這幾個(gè)步驟：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖），接著 ROM 功能命令，發(fā)存儲(chǔ)器操作命令，最后處理數(shù)據(jù)。 在每一次的讀 /寫(xiě)操作之前都必須對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線(xiàn)下拉 500 ? s 然后釋放 ； DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60? s，然后發(fā)出60～ 240? s的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 DS18B20 上電復(fù)位時(shí)的溫度值固定為 0550H，即 85℃。 DS18B20 復(fù)位時(shí)序如圖 12（ a） 所示。 DS18B20的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程，如圖 12（ b）所示。 （ a） DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖 （ b） DS18B20 的讀時(shí)序圖 圖 12 DS18B20 的工作時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線(xiàn)拉低之后，在 15s之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)，讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)降偩€(xiàn)上。 DS18B20 要 完成一個(gè)讀時(shí)序 過(guò)程，至少需要 60 ? s 才能完成。 表 7 DS18B20 ROM 命令 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后總線(xiàn)上的活動(dòng) SEARCH ROM 識(shí)別總線(xiàn)上掛著的所有 DS18B20的ROM F0H 所有 DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 READ ROM 當(dāng)只有一個(gè) DS18B20 掛在總線(xiàn)上時(shí)，可用此命令讀取 ROM 33H DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 MATCH ROM 主機(jī)用 ROM 碼 來(lái) 指 定某 一 個(gè)DS18B20，只有匹配的 DS18B20 才會(huì)響應(yīng) 55H 主機(jī)向總線(xiàn)傳送一個(gè) ROM 碼 SKIP ROM 用于指定總線(xiàn) 上所有的器件 CCH ALARM SEARCH 與 SEARCH ROM 命令相似，但只有溫度超過(guò)警報(bào)線(xiàn)的 DS18B20才會(huì)響應(yīng) ECH 超過(guò)警報(bào)線(xiàn)的 DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 表 8 DS18B20 RAM 功能命令 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后總線(xiàn)上的活動(dòng) Convert T 開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換 44H DS18B20 向主機(jī)傳送轉(zhuǎn)換狀態(tài) Read Scratchpad 讀暫存器完整的數(shù)據(jù) BEH DS18B20 向主機(jī)傳送總共 9 字節(jié)的數(shù)據(jù) Write Scratchpad 向寄存器的 3 和 4 字節(jié)寫(xiě)入數(shù)據(jù)（ TH、 TL 和精度） 4EH 主機(jī)向 DS18B20 傳送 3字節(jié)的數(shù)據(jù) Copy Scratchpad 將 TH、 TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM 48H DS18B20 向主機(jī)傳送調(diào)用狀態(tài) Recall E2 將 TH、 TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)從 EEPROM中調(diào)到暫存器中 B8H Read Power Supply 向主機(jī)示意電源供電狀態(tài) B4H DS18B20 向主機(jī)傳送供電狀態(tài) 按鍵處理模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 按鍵 部分原理圖如圖 13所示。 圖 其中圖 13示出的三個(gè)按鍵，由上向下分別第一位鍵 鍵 鍵 3，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的功能分別是：時(shí)鐘的模式選擇鍵、加鍵、減鍵。 顯示模塊的設(shè)計(jì) (1)模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 顯示 部分原理圖如圖 14 所示。 圖 1602 液晶顯示 （ 2）原理說(shuō)明 ① LCD1602 控制字節(jié) 1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作 ，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明 1為高電平， 0為低電平） 指令集如表 9所示。 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置 I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體的顯示開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C:控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍 ，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C ：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4位總線(xiàn)，低電平時(shí)為 8位總線(xiàn) N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示， F：低電平時(shí)顯示 5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5X10的顯示字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 表 9 LCD1602 的控制命令 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址