【文章內(nèi)容簡介】 塊 DS18B20 模塊 報警響鈴模塊 電源模塊 LCD 顯示模塊 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 存儲器，所以直接接電源； ALE/PROG：在訪問外部程序存儲器時，不讀取片外時以時鐘 圖 3— 2單片機最小系統(tǒng) 的原理圖 振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，故它可以對外輸出時序或用于定時。 P0 口即可用地址 ／數(shù)據(jù)總線復用口，有可作通用的 I/O 口使用。它是一組 8 位漏極開路型雙向 I／ O 口作為輸出口用時。 P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 端口，它即可作通用的 I/O 口使用，也可與 P0 口相配合，作為片外存儲器的高 8 位地址總線。它可以根據(jù)系統(tǒng)要求，可全部當做于 I/O 口使用，也可以全部當做地址總線使用，或者部分作地 表 31單片機 第二功能圖 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入 ） TXD（串行輸出 ） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計 數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時 /計數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 信號出口 ） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 信號出口 ） T2（定時 /計數(shù)器 2 外部計數(shù)輸入） T2 EX（定時 /計數(shù)器 2 外部觸發(fā)輸入） 址總線使用部分作 I/O 口使用，用戶自己靈活使用。 P1 主要用于單片機的用戶的控制量畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 的輸入或數(shù)據(jù)的輸出，它是一個通用準雙向 I/O 口，但它與 AT89C51 略有區(qū)別，它的 與 有第二功能。 P3 口即可作通用的 I/O 口使用，但常使用的是其第二功能 。其第二功能如表 31所示。 此電路用來產(chǎn)生時鐘信號，以提供單片機內(nèi)部各種數(shù)字邏輯電路的工作的時間基準。 55 單片機可內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式兩種電路形式，本設(shè)計采用的是內(nèi)部振蕩方式。單片機的內(nèi)部 XTAL1（ 19 腳）與 XTAL2（ 18 腳）之間有一個高增益的放大器，在19 腳和 18 腳外接諧振電路，就構(gòu)成內(nèi)部振蕩方式的自激振蕩器，并產(chǎn)生時鐘脈沖，本次設(shè)計的單片機工作頻率為 12MHz，振蕩頻率由晶振的諧振頻率來確定，電容器 C C2起穩(wěn)定頻率、快速起振的作用，其電容值為 30pF， 設(shè)計電路時應(yīng)將 C C2 盡量靠近單片機芯片， 由于內(nèi)部振蕩方式電路簡單，信號穩(wěn)定，是獨立的單片機系統(tǒng)首選。 最小系統(tǒng)的復位電路 和電源 單片機的 復位電路的設(shè)計 ,其 第 9 引腳為復位輸入端 , 20 引腳為接地端 ,40 引腳為電源端 .此系統(tǒng)的 的復位電復位路設(shè)計兩種情況，一為上電復位電路，一為手動復位。這種設(shè)計比單一的上電復位更符合實際，也是操作方便。電源的連接，把單片機 20 引腳接地，單片機 40 引腳接 +5V 電壓，完成電源的連接。 ． DS18B20測溫原理 測溫原理如圖 33 所示， 由于 DS18B20 的晶振的振蕩頻率是低溫度系數(shù)的，因此在受到溫度的影響時變化較小， 故它可用于當作穩(wěn)定頻率，而 減法計數(shù)器 1 的脈沖信號可以由 它可 提供，由于它的的晶振的振蕩頻率 在 高溫 系數(shù) 時隨溫度變化很明顯，故 產(chǎn)生的脈沖 信號 可 作為減法計數(shù)器 2 的脈沖 信號 輸入， 從原理圖看，還含有 計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 溫度傳感器就對低溫度系數(shù)振蕩器 生 成 的時 鐘脈沖進行計數(shù)，從 而 實現(xiàn)環(huán)境溫度的檢測。 計數(shù)門開啟 的 時間 是由 （高溫系數(shù)）振蕩器 來確 定， 在 每次檢測之前， 先將 基準溫度 55 ℃ 存入溫度的寄存器和減法計數(shù)器 1 中 ， 使溫度寄存器與減法計數(shù)器 1 被初始化，低溫系數(shù)的晶振產(chǎn)生的脈沖信號由減法計數(shù)器 1 進行減法計數(shù)，當其值減至 0 時，溫度寄存器中的數(shù)值將進行加 1 操作，而減法計數(shù)器 1 將重新賦值，它 又重新開始對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的信號脈沖進行計數(shù)，一直重復下去直到（減法）計數(shù)器 2 中的值減到 0 時，終止溫度寄存器中的數(shù)值的增加，此時它內(nèi)部的數(shù)值就是所檢測的溫度值。 測溫過程產(chǎn)生的非線性變化就靠其內(nèi)部的斜率累加器進行修正和補償 ，對減畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 法計數(shù)器的預置溫度實行修改 。只要沒有關(guān)閉計數(shù)門就一直重復上述處理，直到（溫度）寄存器中的溫度值達到被檢測的溫度 值， 此來 DS18B20 溫 度檢測 原理。 ． DS18B20與單片機的接口電路 DS18B20 與單片機的連接有兩種接法，一種是寄生電源供電，另一種是外部電源供電 。 寄生電源供電時， VDD、 GND 接地， DQ 接單片機的 I/O 口，為了 確保 在有效的DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流， 一般要 用一個 MOSFET 來完成對總線的上拉；外部電源供電時， VDD 接電源，在它和電源之間接一個 的電阻， GND接地， DQ 接單片機的 I/O 口。此設(shè)計采用的是 后者即外 部電源供電方式 ， DQ（ 2 腳） 接 AT89C55 單片機 的 腳進行通信。如圖 3— 4所示： 圖 3— 4 DS18B20 測溫模塊的原理圖 斜率 累加器 預置 計數(shù)比較器 減法計數(shù)器 1 溫度寄存器 高溫系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 2 減到 0 預置 減到 0 低溫系數(shù)振蕩器 增加 停止 圖 33 DS18B20測溫原理圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 ． DS12887芯片 的引腳功能 管腳功能： GND 接地 ， VCC 接 +5V 的 電源 ， 當 +5V 電壓在正常范圍內(nèi)，數(shù)據(jù) 能 讀寫；當 VCC 低于 ，讀寫 操作 被禁止，計時功能 正常進行 ；當 VCC 下降 至 3V 以下時， 隨機存儲器 RAM 和計時器 的供電 被切換到內(nèi)部鋰電池 ； MOT(模式選擇 )接 VCC 時，選擇Motorola 時序，當接 GND 時，選擇 Intel 時序 ； SQW(方波信號同 )能從 RTC 內(nèi)部 15 級分頻器的 13 個 分頻 中選擇一個輸出，其輸出頻率 通過對寄存器 A 編程 來控制； AD0—AD7(雙向地址 /數(shù)據(jù)復用線 )總線接口，可與 Motorola各種類型的微機和 Intel 各種類型的微機 接口 AS 即地址信號選通的輸入端口 用 來 實現(xiàn)信號 的 分離， 可 在 AD/ALE 下降沿把地址 寫 入 DS12887 芯片； DS 腳表示數(shù)據(jù)的選擇端或讀信號的輸入，它有兩種類型的操作模式，它 由 MOT 的電平?jīng)Q定的， 當 MOT 接高電平時 ， DS 為 正脈沖，出現(xiàn) 于 總線周期之后， 稱 作 數(shù)據(jù)選通 ， 在讀周期 時 ， DS 指示 芯片 雙向驅(qū)動總的 時刻 ，在寫周期 時 ， DS 的下降沿 使 芯片 寫入數(shù)據(jù)， 當 MOT 接低電平時 ， DS（ RD）當作與儲存器的信號允許（ OE）有 相同 的定義 ； R/W(讀 /寫輸入 )的操作模式有兩種。 當 MOT 管腳 接高電平時 ， R/W 是 電平信號， 表明當前周期為讀信號周期或者為寫信號周期 ， 當 DS 為 1 時， R/W 高 電平 1表明是讀信號周期， R/W 為低電平 0 表明寫信號周期； 當 MOT 管腳 接低電平時 ， R/W 信號是低電平信號， 與通用 RAM 的寫允許信號 (WE)有 相同 的含義 ； CS 表示片選信號輸入端，它訪問 DS12887 時鐘 芯片 總線 的 周期內(nèi) ，片選信號 只能 保持為低 ； IRQ 表示的是中斷輸入端，它在低電平有效， 通常 作 為 單片機的外部中斷的 輸入。 在無 中斷 產(chǎn)生時， IRQ 一直 保持為高阻態(tài)， 由于 IRQ 端口內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是 漏極開路 ， 故 它工作時 要求 接 上 拉電阻 ； RESET表示復位端它復位時低電平的持續(xù)時間應(yīng)大于 200ms， 才能使 DS12887 實時時鐘芯片復位成功。 ． DS12887芯片與單片機的接口電路 本設(shè)計采用的是 Intel總線 時序 ，故 MOT腳 直接接地 地 。其它引腳的連接如下： GND接地； RESET 和 VCC 接電源， 選擇 DS12887 時鐘芯片的地址總線 AS 端口和 AT89C55 單 片機的 直接相聯(lián)； 而 IRQ、 R/W、 DS、 CS 讀寫控制線 分別 與單片機的 、 、 口 相連； DS12887 芯片 的 SQW 端口可編程產(chǎn)生方波輸出信號 ，在本設(shè)計中沒有使用 ， NC 不接 ； AD0— AD7(雙向地址 /數(shù)據(jù)復用線 )總線接口 與 AT89C55 單片機的 P2口相接。 所以 DS12887時鐘芯片和 AT89C55單 片 機的接口電路如圖 3— 5所示。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 3— 5 時鐘模塊的原理圖 ． LCD1602芯片的引腳功能 LCD1602 采用標準 16 腳接口 ，分別為： VSS（ 1 腳 ） 為電源地 ； VDD（ 2 腳 ） 接 +5V電源 ； V0（ 3 腳 ） 為 對比度調(diào)整端， 使 LCD1602 液晶顯示器顯示達到最佳效果， 在 接 電源正極時對比度 是 最弱 的 ， 在 接 電源負極時對比度 是 最高 的 ，對比度不宜過高也不宜過低，過高 會 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，過低會很模糊， 使用時可 接 一個 10K 的 可變電阻 調(diào)整對比度 ； RS（ 4 腳 ） 為寄存器 功能 選擇， 在 高電平 時表示選擇了操作存放數(shù)據(jù)的寄存器， 在低電平 時表示選擇了指令代碼寄存器； RW（ 5 腳 ） 表示讀 /寫信號選擇端， 高電平時 表示讀操作，而 低電平 表示 寫操作 ； EN 或 E 端 （ 6 腳 ） 為使能端 ； 第 DB0～ DB7（ 7～ 14腳 ） 為 8 位 I/O 口（一字節(jié)的雙向數(shù)據(jù)端）； 15～ 16 腳 為 背景燈光電源接口， 當為 背 景燈 光 電源 時， 15 腳 為 背 景 燈 光電源 正極， 16為 腳 為 背 景 燈 光電源負極 。 ． LCD1602與單片機的接口電路 本設(shè)計沒有對 LCD1602 的 寄存器 進行過讀操作，因此，可以簡化電路，把 RW 直接接畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 地，低電平時是對寄存器進行寫操作， 顯示器的 背燈電源 與電源按要求接好即可，對比度 V0 通過可變電阻與地連接， RS、 E 分別與 AT89C55 單片機的 、 相接 ，DB0~DB7 與 AT89C55 單片機的 P0口按順序連接。如圖 3— 6所示 圖 3— 6 顯示模塊的原理圖 鍵盤 根據(jù)它是硬件編碼，還是軟件編程實現(xiàn) 可 分 兩類，一為編碼鍵盤，一為非編碼鍵盤，編碼鍵盤是指鍵的閉合識別是由專用的硬件電路實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵值或編碼，例如電腦鍵盤； 非編碼鍵盤是指鍵的閉合由軟件編程的方式來識別；在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，非編碼鍵盤用的非常廣泛，編碼鍵盤用的很少。非編碼鍵盤根據(jù)其接入方式與掃描方式又可分為矩陣鍵盤即行列式鍵盤和獨立鍵盤。 由于獨立鍵盤在按鍵少時實現(xiàn)容易，電路簡單，編程方便。故本設(shè)計采用的是獨立鍵盤。 時間設(shè)置鍵（ SET）接單片機的 ，確定 /鬧鐘（ OK）接單片機的 ，加鍵（ +）接單片機的 ，減鍵（ — ）接單片機的。 如圖 3— 7所示： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 3— 7 鍵盤模塊的原理圖 本系統(tǒng)的鬧鐘 與溫度的二級報警 的設(shè)計采用了簡單的 電路，它是由 NPN 型三極管 集電極 驅(qū)動蜂鳴器， 發(fā)射極接 +5V 電源，基極接 100 歐姆的電阻作限流電阻，再與單片機的 連接，溫度的一級報警采用的是發(fā)紅光的 LED 接上限流電阻與單片機的 連接，原理圖如圖 3— 8所示： 圖 3— 8 報警模塊的原理圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 智能數(shù)字 電子萬年歷 是多 功能 的系統(tǒng)，各功能 是在程序 的控制下實現(xiàn)的。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計方法與硬件設(shè)計一一 對應(yīng)，按照整體功能分 割 成多個程序模塊， 它們是 分別進行設(shè)計、編程和調(diào)試 出來的 ，最后通過主程序?qū)⒏?子 程序模塊 結(jié)合 。這樣 將方便 程序的修改 與調(diào)試，最終完成系統(tǒng)的整體設(shè)計，達到設(shè)計要求 。 此外本章的軟件設(shè)計說的是一種設(shè)計的思路，或者方法，因此并沒有把所設(shè)計好的程序?qū)懭胂铝懈鞴?jié)，全部放在附錄二 中。 主程序的主要功能是 LCD160溫度測試系 統(tǒng)、實時時鐘系統(tǒng)的初始化，鍵盤的掃描（包括時間校準鍵盤和鬧鐘設(shè)置鍵盤），鬧鐘判斷， 溫度報警的查詢， 星期轉(zhuǎn)換與月末天數(shù)調(diào)整，以及溫度 與時間的實時顯示，此外還有開中斷。主程序流程圖如圖 41 所示，程序見附錄 二 。 模塊 程序 模塊包含五個函數(shù)分別是初始化 DS18B20 函數(shù)，讀 /寫一字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)，讀溫度函數(shù)，實時顯示溫度函數(shù)。各函數(shù)的名字為：初始化函數(shù) init_1820()。，寫一字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) void write_bit(uchar dat)。，讀一字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) uint read_bit()。，讀溫 度函數(shù)uint read_wdu()。，實時顯示溫度函數(shù) void display_wdu(uint ii)。具體內(nèi)容見附錄三源程序。流程圖如圖 42所示。 對初始化 DS18B20 函數(shù)的編程時，要嚴格的遵守初始化時序