【文章內(nèi)容簡介】 2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 電容器 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容 9 值的范圍在 5pF30pF,典型值為 30pF。晶振的頻率通常選擇兩種 6MHz 和 12MHz。只要在單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 （ 2）時鐘振蕩電路如圖 所示： 圖 時鐘 振 蕩電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路是使單片機(jī)的 CPU 或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作。 單片機(jī)常見的復(fù)位電路通常單片機(jī)復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路。上電復(fù)位電路：上電復(fù)位是單片機(jī)上電時復(fù)位操作，保證 單片機(jī)上電后立即進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。它利用的是電容充電的原理來實(shí)現(xiàn)的。按鍵復(fù)位電路：它不僅具有上電復(fù)位電路的功能，同時它的操作比上電復(fù)位電路的操作要簡單的多。如果要實(shí)現(xiàn)復(fù)位的話，只要按下 RST 鍵即可。它主要是利用電阻的分壓來實(shí)現(xiàn)的，在此設(shè)計(jì)中，采用按鍵復(fù)位電路。電路圖如圖 所示。 圖 按鍵復(fù)位電路 復(fù)位電路工作原理： 上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間 RST 引腳的高電平將逐漸下降。 RST 引腳的高電平只要保持足夠的時間（ 2 個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時可以自動復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)選用 上電復(fù)位 電路。 10 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 溫度傳感器的種類眾多， DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器適合在應(yīng) 用與高精度、高可靠性的場合。 DS18B20 的主要特點(diǎn)：超小的體積，超低的硬件開銷，抗干擾能力強(qiáng)，精度高。 DS18B20 的主要特征 ： 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 攝氏度 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒 可選擇寄生工作方式 檢測溫度范圍為 – 55176。 C ~+125176。 C (– 67176。 F ~+257176。 F) 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) DS18B20 工作原理及應(yīng)用： DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，分別是： ROM 只讀存儲器：用于存放 DS18B20 的 ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 位的CRC 碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。 DS18B20 共 64 位 ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器：用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。第 2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲存）的鏡像。在上電復(fù)位時其值將被刷新。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 8 個字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。 DS18B20 芯片與單片機(jī)的接口： DS18B20 只需要接到控制器（單片機(jī)）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。如要采用寄生工作方式，只要將 VDD 電源引腳與單總線并聯(lián)即可。但在程序設(shè)計(jì)中，寄生工作方式將會對總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。 微控制器控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前要對DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能 11 讀數(shù)據(jù) 寫 0 60 微秒 15 微秒 45 微秒 15 微秒 45 微秒 15 微秒 DS18B20 寫時間間隙 寫 1 對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求微控制器將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待 16～ 60 微秒左右，然后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，微控制器收到此信號表示復(fù)位成功，如果沒有收到復(fù)位成功信號，則表示 DS18B20 出現(xiàn)問題，可以用來作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時的故障提示、判斷信號。 DS18B20 的單總線數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，決定了它嚴(yán)格的控制時序。微控制器寫 1 時，數(shù)據(jù)線必須先被拉至低電平，然后就被釋放，使數(shù)據(jù)線在寫時間片開始之后的 15 微秒之內(nèi)拉至高電平。微控制器寫 0 時，數(shù)據(jù)線必須先被拉至低電平且至少保持邏輯低電平 60微秒。微控制器把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時，產(chǎn)生讀時間片，數(shù)據(jù)線必須保 持在邏輯低電平至少 1 微秒；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后 15 微秒有效。因此，為了讀取從時間片開始算起 15 微秒的數(shù)據(jù)線狀態(tài)，微控制器必須停止把數(shù)據(jù)線驅(qū)動至低電平。在讀時間片結(jié)束時，數(shù)據(jù)線經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平。所有讀時間片的最短持續(xù)期限為 60 微秒，各個讀時間片之間必須有最短為 1 微秒的恢復(fù)時間。其讀寫時序如圖 所示。 圖 DS18B20 讀時間間隙 時鐘電路設(shè)計(jì) DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時時鐘芯片， 附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。實(shí)時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與 31 天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá) ～ 。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行小電流充電的能力。 DS1302 的外部引腳分配如圖 所示。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系 統(tǒng)中。 12 圖 DS1302 的外部引腳分配 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2 向 DS1302 供電，當(dāng) Vcc2 Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302 供電。 SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； RST ：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：一、 RST 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；二、 RST 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā? （ 1） DS1302 的工作原理 DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8 位 地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 （ 2） DS1302 的寄存器和控制命令 DS1302 有關(guān)日歷、時間的寄存器共有 12 個，其中有 7 個寄存器（讀時 81h～ 8Dh，寫時 80h～ 8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式，如表 所示。 表 DS1302 有關(guān)日歷、時間的寄存器 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81h 80h CH 10 秒 秒 0059 83h 82h 10 秒 分 0059 85h 84h 12/24 0 10 時 時 112/023 AM/PM 87h 86h 0 0 10 日 日 131 13 89h 88h 0 0 0 10 月 月 112 8Bh 8Ah 0 0 0 0 0 周日 17 8Dh 8Ch 10 年 年 0099 8Fh 8Eh WP 0 0 0 0 0 0 0 — DS1302 內(nèi)部的 RAM 分為兩類，一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM，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）。 （ 3）與單片機(jī)接口電路原理圖 電路原理圖如圖 所示， DS1302 與單片機(jī)的連接也僅需要 3 條線： CE 引腳、 SCLK串行時鐘引腳、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2 為備用電源，外接 晶振 ，為芯片提供計(jì)時脈沖。 圖 DS1302 與單片機(jī)的連接電路原理圖 顯示電路設(shè)計(jì) 液晶顯示的原理是利用利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電 路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。 在本萬年歷當(dāng)中 12864 液晶顯示顯示當(dāng)前的實(shí)時時間和溫度及重要的陰陽歷節(jié)日等功能。 12864 液晶顯示具有如下的特性： 提供 8 位， 4 位并行接口及串行接口可選 14 并行接口適配 M6800 時序 自動電源啟動復(fù)位功能 內(nèi)部自建振蕩源 64 16 位字符顯示 RAM（ DDRAM 最多 16 字符 4 行， LCD 顯示范圍 16 2 行）(改為半角輸入 ) 2M 位中文字型 ROM（ CGROM），總共提供 8192 個中文字型（ 16 16 點(diǎn)陣） 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個西文字型（ 16 8 點(diǎn)陣） 64 16 位字符產(chǎn)生 RAM（ CGRAM） 15 16 位總共 240 點(diǎn)的 ICON RAM（ ICONRAM） 其與單片機(jī)的連接電路如圖 所示： 圖 12864 與單片機(jī)的 接線圖 液晶顯示 12864 的引腳功能如表 所示。 表 液晶顯示 12864 的引腳功能 引腳號 引腳名稱 方向 功能說明 1 VSS 模塊的電池地 2 VDD 模塊的電源正端 3 VO LCD 驅(qū)動電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 \數(shù)據(jù)選擇信號：串行的片選信號 5 R/W(SID) H/L 并行的讀寫選擇信號：串行的數(shù)據(jù)口 15 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號：串行的同步時鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 并 \串行接口選擇： H并行 :L串行 16 NC 空腳 17 RST H/L 復(fù)位 低電平有效 18 NC 空腳 19 LED_A 背光電源正極 20 LED_K 背光電源負(fù)極 對 12864 寫控制時，在使能信號 E 下降沿有效。在使能信號 E 下降沿后，為了保證數(shù)據(jù)或指令可靠寫入，需要在使能信號 E 下降沿后有一段延時，使 12864 完成內(nèi)部動作。12864 的指令集分為基本指令集和擴(kuò)充指令集，擴(kuò)充指令集提供繪圖功能，可以顯示圖片；在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，僅需要基本指令集以顯示漢字、數(shù)字和字母，表 給出 12864 的基本指令集。清除顯示指令將 DDRAM 填滿“ 20H”，并且設(shè)定 DDRAM 的地址計(jì)數(shù)器（ AC）為“ 00H”。 地址歸位指令設(shè) 定 DDRAM 的地址計(jì)數(shù)器（ AC）為“ 00H”，并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置，這個指令并不改變 DDRAM 的內(nèi)容。在顯示狀態(tài)開 /關(guān)指令中， D=1，整體顯示 ON， C=1，游標(biāo) ON， B=1，游標(biāo)位置 ON。在功能設(shè)定指令中 DL=1(必須為 1)， RE=1，擴(kuò)充指令集動作， RE=0,基本指令集動作。 表 12864 的基本指令 指令 指令碼 RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 設(shè)定 DDRAM 地址 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 些資料到 RAM 1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 16 清楚顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 地址歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 顯示狀態(tài)開 \關(guān)