【文章內(nèi)容簡介】 力。一個(gè)工作周期可分 為兩個(gè)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(shí)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(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8 位。第 2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4 個(gè)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(shí)其值將被刷新。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶第 3 個(gè) EEPROM 的鏡像。第 8 個(gè)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(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)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(gè) I/O 口上，由于單總線為開 漏，所以需要外接一個(gè) 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(huì)對總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(shí)間間隙 寫 1 微控制器控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)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(shí)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(shí)序。微控制器寫 1時(shí)，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(shí)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(shí)，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(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)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(shí)間片下降沿之后 15 微秒有效。因此，為了讀 取從時(shí)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(dòng)至低電平。在讀時(shí)間片結(jié)束時(shí)，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(shí)間片的最短持續(xù)期限為 60 微秒，各個(gè)讀時(shí)間片之間必須有最短為 1 微秒的恢復(fù)時(shí)間。其讀寫時(shí)序如圖 所示。 圖 DS18B20 讀時(shí)間間隙 DS18B20 的實(shí)物圖及與單片機(jī)接口電路原理圖如 和 ： 圖 DS18B20 實(shí)物圖 圖 DS18B20 連接圖 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) DS12C887 時(shí)鐘日歷芯片，是由美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的新型時(shí)鐘日歷芯片，采用 CMOS 技術(shù)制成。芯片采用 24 引腳雙列直插式封裝，內(nèi)部集成晶振、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池，組成一個(gè)加厚的集成電路模塊，在沒有外部電源的情況下可工作 10 年。具 DS12C887 這種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具備年、月、日、星期、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)功能和多點(diǎn)定時(shí)功能，計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)的更新每秒自動(dòng)進(jìn)行一次，不需程序干預(yù)。同時(shí)芯片內(nèi)有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 系統(tǒng)中。 DS12C887 的實(shí)物及外部引腳圖如下圖 和 ： 圖 DS12C887 的外部引實(shí)物圖 圖 DS12C887 的外部引腳 DS12C887 主要功能介紹： （ 1）內(nèi)含一個(gè)鋰電池，斷電后運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)； （ 2）計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年、并有閏年補(bǔ)償功能； （ 3）二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD 碼表示時(shí)間，日歷和設(shè)定鬧鐘； （ 4） 12 小時(shí)或 24 小時(shí)制， 12 小時(shí)時(shí)鐘模式帶有 PM 和 AM 指示，有夏令時(shí)功能； （ 5） Motorola 和 Intel總線時(shí)序 選擇； （ 6）有 128 個(gè)字節(jié) RAM 單元與軟件接口，其中 14 個(gè)字節(jié)作為時(shí)鐘和控制寄存器， 114 字節(jié)為通用 RAM，所有 RAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能； （ 7）可編程方波信號輸出； 本次設(shè)計(jì)用的是 BCD 碼表示時(shí)間， 24 小時(shí)制， Intel總線時(shí)序。 與單片機(jī)接口電路原理圖： 電路原理圖如圖 所示， DS12C887 與單片機(jī)的連接，數(shù)據(jù)線 AD[0..7]與 P1鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 口連接，片選信號 CS 和 相連，地址選通輸入 AS 和 相連，讀 /寫輸入 RW和 相連，數(shù)據(jù)選通 DS 和 相連。 DS12C887 的連接圖如 下圖 圖 DS12C887 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(dòng)、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(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。 液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、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和彩色顯示等。 在本萬年歷當(dāng)中 12864 液晶顯示顯示當(dāng)前 的實(shí)時(shí)時(shí)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 ? 并行接口適配 M6800 時(shí)序 ? 自動(dòng)電源啟動(dòng)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(gè)中文字型（ 16 16 點(diǎn)陣） ? 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個(gè)西文字型（ 16 8 點(diǎn)陣） 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ? 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 32 所示。 表 32 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(dòng)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 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號：串行的同步時(shí)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 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 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(shí)，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(shí)，使 12864完成內(nèi)部動(dòng)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(gè)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(dòng)作， RE=0,基本指令集動(dòng)作。 表 33 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 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) 0 0 0 0 0 0 1 D C B 游標(biāo)或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 功能設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X X 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 按鍵電路設(shè)計(jì) 按鍵采用 4個(gè)獨(dú)立的按鍵，一個(gè)功能鍵、一個(gè)確認(rèn)鍵、一個(gè)加按鍵、一個(gè)減按鍵通過這四個(gè)按鍵可以來合理的設(shè)置時(shí)鐘的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定溫度報(bào)警的上下限數(shù) 值。與單片機(jī)的連接電路如圖 ： 圖 按鍵電路與單片機(jī)的鏈接 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，選擇蜂鳴器作為鬧鈴。采用 PNP 型 8550 三極管，發(fā)射極e 腳連接 +5V，基極 b 腳連接 電阻后接到單片機(jī) 口上， c 腳連接蜂鳴器。電路如圖 所示。 圖 蜂鳴器連接電路 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 主程序流程 該系統(tǒng)軟件采用 C 語言設(shè)計(jì)，模塊化的設(shè)計(jì)方法使得該系統(tǒng)以后的升級改動(dòng)更 為靈活。系統(tǒng)軟件流程為：讀寫時(shí)間日期和溫度、分離時(shí)間日期溫度顯示值、顯示子程序、定時(shí)鬧鈴子程序、日期時(shí)間修改子程序、農(nóng)歷自動(dòng)更新子程序、閏月子程序、返回。 本系統(tǒng)采用四個(gè)按鍵和微處理器對話，可以修改時(shí)間，設(shè)定定時(shí)時(shí)間及溫度上下限。微處理器采用查詢方式掃描按鍵狀態(tài)。 主程序執(zhí)行流程如圖 所示。 圖 主程序執(zhí)行流程圖 開始 初始化 讀寫時(shí)間、溫度和日期 分離時(shí)間、溫度和日期顯示值 顯示子程序 定時(shí)鬧鈴子程序 日期、時(shí)間修改子程序 農(nóng)歷自動(dòng)更新子程序 閏月子程序 返回 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 時(shí)間調(diào)整程序流程圖 時(shí)間調(diào)整程序中，在對數(shù)據(jù)加一處理程序中，需要對各數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行判斷，年的最大值為 99，即該系統(tǒng)最長可 顯示到 2099 年的日期、時(shí)間。月的最大值為12，時(shí)的最大值為 23，分的最大值為 59，秒的最大值為 59。該系統(tǒng)能夠?qū)γ吭碌奶鞌?shù)進(jìn)行自動(dòng)判斷，陽歷的月份信息為： 12 月，每月 31 天； 11 月，每月 30 天；二月最為特殊，非閏年為 28 天，閏年為 29 天，所以，要想實(shí)現(xiàn)日期加一，除了要判斷月份值外，還需要判斷年份是否為閏年。程序流程如圖 所示。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 時(shí)間調(diào)整程序流程圖 開始 控制鍵有效 ，進(jìn)入小時(shí)調(diào)整 等待按鍵程序 加鍵有效 減鍵有效 小時(shí)加一 小時(shí)減一 控制鍵有效，進(jìn)入日期調(diào)整 控制鍵有效，進(jìn)入分鐘調(diào)整 等待按鍵程序 加鍵有效 減鍵有效 分種加一 分鐘減一 控制鍵有效，進(jìn)入月份調(diào)整 等待按鍵程序 加鍵有效 減鍵有效 日期加一 日期減一 控制鍵有效，進(jìn)入星期調(diào)整程序 等待按鍵程序 加鍵有效 減鍵有效 月份加一 月份減一 控制鍵有效，進(jìn)入年份調(diào)整 等待按鍵程序 等待按鍵程序 加鍵有效 減鍵有效 星期加一 星期減一 加鍵有效 減 鍵有效 年份加一 年份減一 按鍵有效，跳出時(shí)間調(diào)整程序