【文章內(nèi)容簡介】 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。于市面上大部分的字符型液晶。 管腳功能 圖 22： LCD1602 引腳圖 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地 電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 11 指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 芯片 DS1302 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。 工作原理 DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線 1 RES 復(fù)位 2 I/O 數(shù)據(jù)線 3 SCLK串行時(shí)鐘時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信 DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。 DS1302 的管腳描述如表 21 所示 。 表 21 DS1302 管腳 X1 X2 晶振管腳 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時(shí)鐘 Vcc1 Vcc2 電源供電管腳 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 12 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302的引腳排列 ,其中 Vcc1為后備電源， VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2兩者中的較大 者供電。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1+， Vcc2給 DS1302供電。當(dāng) Vcc2小于 Vcc1時(shí)， DS1302由 Vcc1供電。 X1和 X2是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)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(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 工作原理 DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與 DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20測溫原理如圖 3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩 頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(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)值即為所測溫度。圖 3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程 中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 13 引腳定義 (1)DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 圖 23DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 14 第三章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子時(shí)鐘至少包括秒信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路等 四部分，另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集溫度，所以還需要溫度采集 電路 ，硬件電路框圖如 圖 31。 圖 31 硬件電路框圖 該系統(tǒng)使用 AT89C52 單片機(jī)為核心 微控制器 ，通過讀取時(shí)鐘日歷芯片DS1302 和溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)，完成電子時(shí)鐘的主要功能 ——時(shí)鐘 /日歷和環(huán)境溫度采集，使用 比較 直觀的 LCD1602 顯示，同時(shí)顯示年月日，星期，時(shí)分秒 以及環(huán)境溫度值。鍵盤是為了完成時(shí)鐘 /日歷的校準(zhǔn)。整個(gè)電路使用了 +5V電源供電 。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51單 片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 31 所示 ,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路 ,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電 AT89S52 LCD1602顯示器 DS1302 時(shí)鐘 溫 度 傳感 器DS18B20 鍵盤 +5V電源 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 15 源端。 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用有 DS1302 串行時(shí)鐘芯片作為主時(shí)鐘電路，該電路使用單獨(dú)的 的晶振和單獨(dú)的電源供電，減小主控的負(fù)擔(dān)。電路圖如圖 33 所示 。 圖 33 時(shí)鐘電路 溫度采集模塊的設(shè)計(jì) 采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測量精度高，電路連接簡單特點(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用Ｐ 與 DS18B20 的 I/O 口連接加一個(gè)上拉電阻 ,Vcc 接電源 ,Vss 接地。電路圖如圖 34所示 。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 16 圖 34 溫度采集電路 LCDM1602 顯示模塊設(shè)計(jì) 圖 35 LCD顯示電路 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 17 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) C51單片機(jī)可以應(yīng)用匯編語言和 C語言進(jìn)行編程 。 匯編語言與機(jī)器語言指令一一對應(yīng) ,所以用匯編語言編寫的程序在單片機(jī)里運(yùn)行起來效率較高 。 C語言程序可讀性高 ,更便于理解 ， 本設(shè)計(jì)采用 C語言編程 [11]。 主程序設(shè)計(jì) 第一次上電 ,系統(tǒng)先進(jìn)行初始化 ,LCD顯示初始時(shí)間 “ 03:25:00” ,并開始走時(shí) ,初始日期為 “ 2020430”。 單片機(jī)依次開始調(diào)用 DS1302子程 序， DS18B20子程序，鍵盤子程序返回開頭循環(huán)運(yùn)行 [3]。 主序流程圖如圖 41。 圖 41主序流程圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序設(shè)計(jì) 該程序主要實(shí)現(xiàn)對 DS1302寫保護(hù)、充電，對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等寄存的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因?yàn)樵诖型ㄩ_始 初始化 顯示子程序 DS1302子程序 DS18B20子程序 延時(shí)程序 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 18 信時(shí)對時(shí)序要求比較高，而且在此是用 單片機(jī)內(nèi)部 軟件模擬串行時(shí)鐘脈沖， 并由I/O口 輸出， 所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷，其流程圖如圖 42。 DS1302每次上電 后 會(huì) 自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位 7置位 0，時(shí)鐘才開始計(jì)時(shí)。如果 DS1302一直沒有掉電則不會(huì)存在此問題。 在進(jìn)行寫操作時(shí)，需要先解除寫保護(hù)寄存器的 “禁止 ”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時(shí)，必須寫夠 8個(gè)字節(jié)。 圖 42 對 DS1302操作流程圖 環(huán)境溫度采集子程序設(shè)計(jì) DS18B20是 1wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來對讀寫數(shù)據(jù)提出嚴(yán)格的時(shí)序要求， AT89C51單片機(jī)并不支持單線傳輸。因此，必須采用軟件 的方法來模擬單線的協(xié)議時(shí)序 [6]。 主機(jī)操作單線器件 DS18B20必須遵循下面的順序。 ； ROM操作命令 ； ； 。 開始 初始化 寫入時(shí)鐘初值 開始計(jì)時(shí) 讀出數(shù)據(jù) 返回 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 19 實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 如圖 43。 圖 43 對環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 開始 初始化DS18B20 發(fā)起 Skip Rom 命令 發(fā)起 Convert命令 延時(shí) 1s等待溫度轉(zhuǎn)換完成 初始化DS18B20 應(yīng)答脈沖否？ 發(fā)起 Read Scrarcpad命令 讀低 8位字節(jié) TL數(shù)據(jù) 讀高 8位字節(jié) TH數(shù)據(jù) 發(fā)出報(bào)警信號(hào) 是否超出設(shè)置溫度范圍 應(yīng)答脈沖否？ 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 20 按鍵子程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)對鍵盤掃描的方法有隨機(jī)掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式。 在隨機(jī)掃描方式中， CPU完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根 據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的操作，在執(zhí)行鍵盤按鍵規(guī)定的功能中不理踩鍵盤輸入。 定時(shí)掃描方式與隨機(jī)掃描方式基本相同，只是利用 CPU內(nèi)的定時(shí)中斷，每隔一定時(shí)間掃描有無按鍵按下，鍵盤反應(yīng)速度快，在處理按鍵功能過程中，可以通過鍵盤命令進(jìn)行干預(yù)，如取消、暫停等操作。 前兩種掃描方式均會(huì)占用 CPU大量時(shí)間，不管有沒有鍵入操作， CPU總要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行掃描，這對于單片機(jī)控制系統(tǒng)是很不利的。 由于本設(shè)計(jì)中 AT89C51 單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是接收 DS1302 和 DS18B20 的數(shù)據(jù)并送出顯示，完成時(shí)鐘 /日歷和日期 /溫度的控 制， 89C51 單片機(jī)完全有能力完成以上工作，所以采用隨機(jī)掃描方式，系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 21 第五章 測試結(jié)果分析與結(jié)果 測試結(jié)果分析 （ 1） 在測試中遇到 LEDLCD1602 不顯示 分析 :首先使用試測儀對電路進(jìn)行測試 ,觀察是否存在漏焊 ,虛焊 ,或者元件損壞。再接著研究程序的時(shí)序圖是否正確。最后發(fā)現(xiàn)程序時(shí)序方面出了點(diǎn)小錯(cuò)。修改后就把問題解決了 （ 2） 測試中遇到調(diào)時(shí)間調(diào)到 2057 年后跳到 2020 年 分析 :認(rèn)真研究時(shí)鐘芯片的 Datasheet發(fā)現(xiàn) ,對年的讀取 ,讀出后是