【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 就越快。但是，由于不同的計(jì)算機(jī)硬件電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時(shí)鐘周頻率范圍也不一定相同。一般的設(shè)計(jì)中使用到的。(2) 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以必須弄清楚AT89S52型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/Vpd或RST 引腳(9)加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期) 的高電平。例如，若時(shí)鐘頻率為12MHz，每機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常用的復(fù)位電路如圖33所示。 R120KC3US位VET圖33 復(fù)位電路圖33為復(fù)位電路也是本次設(shè)計(jì)所用的復(fù)位電路，其復(fù)位方法為只要單片機(jī)一上電REST 為高電平單片機(jī)即復(fù)位。除此之外我們所學(xué)的電路還有手動(dòng)復(fù)位電路和自動(dòng)復(fù)位電路。電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)11 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì) DS1302 簡(jiǎn)介DS1302[3][4]是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓泳電流充電的能力。DS1302 的引腳排列如圖 34，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+ 時(shí)，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(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)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(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RSTS 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)。上電動(dòng)行時(shí)，在 Vcc 大于等于 之前，RST 必須保持低電平。中有在 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)輸入端（雙向） 。SCLK 始終是輸入端。 DS1302 與單片機(jī)接口電路DS1302 與單片機(jī)接口電路如圖 35 所示。電路原理圖如圖，DS1302 與單片機(jī)圖 34 DS1302 引腳圖電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12的連接也僅需要 3 條線：CE 引腳、SCLK 串行時(shí)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(shí)脈沖。DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被訪問(wèn)到。在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8，在多字節(jié)方式下為 8+字節(jié)數(shù)，最大可達(dá) 248 字節(jié)數(shù)。如果在傳送過(guò)程中置 RST 腳為低電平，則會(huì)終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前，RST 腳必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。DS1302 的控制字如表 32 所示。控制字節(jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 DS1302 中。位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為 1 則表示存取 RAM 數(shù)據(jù)。位 5~1（A4~A0）指示操作單元的地址。最低有效位（位 0）如果為 0，則表示藥進(jìn)行寫(xiě)操作；為 1 表示進(jìn)行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開(kāi)始輸入/輸出。 為了提高對(duì) 32 個(gè)地址尋址能力（地址/命令位 1~5=邏輯 1） ，可以把時(shí)鐘/日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（burst）方式。位 6 規(guī)定時(shí)鐘或 RAM，而位 0 規(guī)定讀或?qū)憽Ｔ跁r(shí)鐘/日歷寄存器中的地址 9~31 或 RAM 寄存器中的地址 31 不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式下，讀或?qū)憦牡刂?0 的位 0 開(kāi)始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě) RAM 時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有的 31 字節(jié)，不管是否謝了全部 31 字節(jié)，所寫(xiě)的每一字節(jié)都將傳送至 RAM。DS1302 共有 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)圖 35 DS1302 接口電路電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)13位為 BCD 碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如下表所示，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作。時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位 7 定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為 1 時(shí)，DS1302 停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式，通常在對(duì) DS1302 進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)（如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序） ，停止振蕩。當(dāng)它為 0 時(shí)，時(shí)鐘將開(kāi)始啟動(dòng)。AMPM/1224 小時(shí)方式：小時(shí)寄存器的位 7 定義為 12 或 24 小時(shí)方式選擇位。它為高電平時(shí)，選擇 12 小時(shí)方式。在此方式下，位 5 為第二個(gè) 10 小時(shí)位（20～23h） 。DS1302 有主電源/ 后備電源雙電源引腳： Vcc1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電磁備份；Vcc1 在雙電池系統(tǒng)中提供主電源。在這種運(yùn)行方式中，Vcc1 里連接到后備電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 中較打大者供電。當(dāng) Vcc2＞（Vcc1+ ）時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電；當(dāng) Vcc2＜Vcc1 時(shí)，DS1302 由 Vcc1 供電。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。實(shí)現(xiàn)停電后時(shí)鐘正常運(yùn)行，可以不顯示，實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù) [5]。 溫度采集模塊的設(shè)計(jì) DS18B20 簡(jiǎn)介系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20[6]，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單特點(diǎn)，此類(lèi)傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，DS18B20引腳功能如表 36 所示。獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信多點(diǎn)能力，簡(jiǎn)化了表 32 DS1302 控制字電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14分布式溫度傳感應(yīng)用無(wú)需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電 [7]，電壓范圍為 至 無(wú)需備用電源測(cè)量溫度范圍為55 度至+125 度。10 度至+85 度范圍內(nèi)精度為177。 度溫度傳感器可編程的分辨率為 9～12 位 [8][9]。DS18B20的主要特征：(1) 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。(2) 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。(3) 最高12位分辨率。(4) 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。(5) 可選擇寄生工作方式。(6) 檢測(cè)溫度范圍為 –55176。C ~+125176。C (–67176。F ~+257176。F)(7) 內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。(8) 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。(9) 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)如圖36：圖36 DS18B20芯片封裝DS18B20引腳功能： (1) GND 電壓地； (2) DQ 單數(shù)據(jù)總線；(3) VDD 電源電壓 DS18B20 與單片機(jī)接口電路如圖37 所示，DS18B20 只需要接到控制器（單片機(jī)）的一個(gè)I/O口上 [10]，由于。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(duì)總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)15強(qiáng)。一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理 [11]。在講解其工作流程之前我們有必要了解DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)器：用于存放DS18B20ID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(hào)，最后8位是以上56的位的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 。VC1I/O2GND3Q0SBRKP4RAM 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(chǔ)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(zhǎng)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。 鍵盤(pán)顯示模塊的設(shè)計(jì) 按鍵電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)按鍵采用獨(dú)立按鍵設(shè)計(jì)，具有電路簡(jiǎn)單，軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等有點(diǎn)。按鍵電路設(shè)計(jì)如圖 38 所示。系統(tǒng)共有四個(gè)獨(dú)立按鍵，分別為“鬧鐘停止鍵”、“設(shè)置鍵”、“增加鍵”、“減小鍵”，當(dāng)鬧鐘響起后只能手動(dòng)關(guān)閉，即按下“鬧鐘停止鍵”鬧鐘停止；當(dāng)調(diào)整時(shí)間或者調(diào)整鬧鐘時(shí)間時(shí)按“設(shè)置鍵”選擇要設(shè)置的選項(xiàng)，本系統(tǒng)“設(shè)置鍵”采用循環(huán)選擇被調(diào)對(duì)象的模式，選中要調(diào)整的對(duì)象后按“增加鍵”或“減小鍵”調(diào)整圖 37 DS18B20 溫度采集原理圖電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)16完成后按“設(shè)置鍵”確認(rèn)。 R510K678S2位34VCP圖 38 按鍵電路 顯示電路的設(shè)計(jì)一、LCD1602 簡(jiǎn)介液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用 [12]。根據(jù)顯示內(nèi)容可以分為字符型液晶，圖形液晶。根據(jù)顯示容量又可以分為單行 16 字，2 行 16 字 [13]，兩行 20 字等等。這里介紹常用的字 16 字 X2 行的字符型液晶模塊的使用方法。這是一種通用模塊。與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 位數(shù)多，可顯示 32 位，32 個(gè)數(shù)碼管體積相當(dāng)龐大了。(2) 顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫(xiě)字母。(3) 程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來(lái)刷新顯示，而 1602自動(dòng)完成此功能。1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其外觀圖如圖 39 所示，其中引腳如圖 310 所示（模塊背面有標(biāo)注）。第 1 腳：VSS 為地電源第 2 腳：VDD 接 5V 正電源圖 39 LCD1602 液晶外觀圖電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)17第 3 腳：V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度（建議接地，弄不好有的模塊會(huì)不顯示）第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15～16 腳：空腳（有的用來(lái)接背光）二、LCD1602 與單片機(jī)接口電路1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 33 所示：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）序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 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 S4 顯示開(kāi)/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 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)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址圖 310 LCD1602 液晶引腳圖表 33 1602 液晶模塊控制指令電子萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)188 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令 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)和顯示模式設(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者右移。高電平表示有效，低