電子臺歷的電路系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-14 14:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 （4）數(shù)據(jù)輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位至高位 7，數(shù)據(jù)讀寫時序見圖 5： 圖 5 數(shù)據(jù)讀寫時序（5）DS1302 的寄存器XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計9 DS1302 共有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表 1表 1： 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)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 寄存器，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） 。（6）DS1302 在測量系統(tǒng)中的硬件電路 DS1302 與 CPU 的連接僅需要三條線，即 SCLK（7） 、I/O(6） 、RST。 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池備份。 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式下 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302 由 或 兩者中的較大者供電。當(dāng) 大于 Vcc1+ 時，Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) 小于 時， DS1302 由 供電。XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計10溫度采集模塊美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。使你可以充分發(fā)揮”一線總線”的優(yōu)點。目前 DS18B20 批量采購價格僅 10 元左右。特性：（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2）獨特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。（3）DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。（4）DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) ?！。?）溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177?！妗＃?）可編程的分辨率為 9～12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫。（7）在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以”一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。（9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計11作。DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)：DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。DS18B20 的外形及管腳排列如圖 6：圖 6 DS18B20 的外形及管腳排列DS18B20 引腳定義：(1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /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接地） 。DS18B20 工作原理：DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 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)換時的延時時間由 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送給計數(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)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計12－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值四個主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1） 。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 （2）DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達，其中 S為符號位。這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 例如+125℃的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。（3）DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄（4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計13表 2： 配置寄存器結(jié)構(gòu)低五位一直都是”1” ，TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。R1 和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位）表 3： 溫度分辨率設(shè)置表高速暫存存儲器：高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 5 所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示。對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng) S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。表 2 是對應(yīng)的一部分溫度值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20 進行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計14這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號后等待 16～60 微秒左右，后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。表 4： DS18B20 暫存寄存器分布表 5： ROM 指令表XXXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計II
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