【文章內(nèi)容簡介】 可為用戶使用，備用電源位RAM提供了掉電保護功能。寄存器和RAM的操作通過命令字節(jié)的BIT6加以區(qū)別。當(dāng)BIT6為“0”時對RAM區(qū)進行尋址；否則將對時鐘/日歷寄存器尋址。其操作方法與前述相同。具體程序參見附錄A。在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常要用到溫度檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進制溫度碼值，需要較多的硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試也比較麻煩，制作成本高。另外，采集環(huán)境的溫度也可應(yīng)用IC化的溫度傳感器。常用的此類溫度傳感器有AD590和DS18B20。AD590測量到不同溫度之后，將對應(yīng)溫度轉(zhuǎn)化為線性電流輸出，為1μA/K，正比于熱力學(xué)溫度；寬量程，為55～+150℃；精度高，激光校準(zhǔn)精度到177。℃；電源范圍寬：+4～+30V。AD590優(yōu)點很多，但是由于它只能將采集來的溫度轉(zhuǎn)化為電流輸出，所以在實際應(yīng)用中，需要先將AD590輸出的電流轉(zhuǎn)化為電壓，再利用A/D轉(zhuǎn)換器件進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，最后送入單片機中【5】。與AD590不同的是，DS18B20數(shù)字溫度傳感器能直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號，以供單片機處理，既節(jié)省了硬件，又有效避免了模擬方式的干擾問題。它還具有微型化、低功耗、高性能等優(yōu)點。通過編程，DS18B20可以實現(xiàn)9～12位溫度讀數(shù)，信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從單片機到DS18B20僅需要連接一條線。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可由數(shù)據(jù)線本身提供，而無需外部電源。測量范圍為55～+125℃，℃。電源電壓范圍為+～+。通過編程，用戶還以自行設(shè)定告警上下限溫度，告警尋找命令可以識別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。 DS18B20簡介 DS18B20引腳分布圖每片DS18B20在出廠時都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號，此序列號存放在它的內(nèi)部ROM中，微處理器通過簡單協(xié)議，就能識別這些序列號，因此多個DS18B20可以掛接于同一條單總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度傳感器，特別適合于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。 DS18B20引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳；開漏單總線接口引腳；當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳；當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。主要由4部分組成：64位ROM溫度傳感器、非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器【6】。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖配置寄存器為高速暫存存儲器中的第5個字節(jié)。DS18B20在工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值。其中，TM為測試模式標(biāo)志位，出廠時被寫入“0”，不能改變；R0、R1是溫度計分辨率設(shè)置位。，出廠時R0、R1被置為“1”，默認(rèn)設(shè)置是12位分辨率，用戶可根據(jù)需要給寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。 DS18B20配置寄存器結(jié)構(gòu)表BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0TMR1R011111MSB LSB溫度信息的低位、高位字節(jié)內(nèi)容還包括了符號位S（是正溫度還是負(fù)溫度）和二進制小數(shù)部分。R0R1溫度計分辨率/bit最大轉(zhuǎn)換時間/ms009011010113751112750 DS18B20溫度值格式表這是12位分辨率的情況，如果配置為低分辨率，則其中無意義位為“0”。在DS18B20完成溫度變換之后，溫度值與存儲在TH和TL內(nèi)的告警觸發(fā)值相比較。由于這些是8位寄存器，所以9～12位在比較時忽略。TH或TL的高位直接對應(yīng)于16位溫度寄存器的符號位。如果溫度測量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位，每次溫度測量都會更新此標(biāo)志位。只要告警標(biāo)志置位，DS18B20就將響應(yīng)告警搜索命令，這也就允許單線上多個DS18B20同時進行溫度測量，即使某處溫度越限，也可以識別出正在告警的器件。系統(tǒng)時鐘應(yīng)用了實時時鐘日歷芯片DS1302。該硬件電路設(shè)計簡單，抗干擾能力強【9】。，ATmega128單片機PB0直接接DS1302的RST端，上電后，ATmega128的PB0引腳復(fù)位低電平有效。PB1作為時鐘數(shù)據(jù)的I/O，PB2作為串行時鐘接口SCLK。DS1302采用雙電源供電，平時由+5V電源供電，當(dāng)+5V掉電之后，由圖中BT1（+3V備用電池）供電。 系統(tǒng)時鐘電路特別需要注意X1和X2兩端連接的晶振Y0。本設(shè)計中使用DS18B20溫度傳感器進行環(huán)境溫度采集和轉(zhuǎn)化。，ATmega128單片機的PB3腳接DS18B20的I/O腳，作為數(shù)據(jù)的讀入和寫出口。，在讀數(shù)據(jù)結(jié)束時，I/O引腳將通過此上拉電阻拉回至高電平。LED數(shù)碼顯示是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8段LED發(fā)光二極管,其中7個用于顯示字符,1個用于顯示小數(shù)點,故通常稱之為7段(也有稱作8段)發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 LED數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接+5V,每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 為了顯示字符,要為LED顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼)，組成一個“8”字形字符的7段,再加上1個小數(shù)點位,共計8段,因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個字節(jié)。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下： 數(shù)字、字母與7段代碼關(guān)系表字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHb83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HdA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H單片機與LED數(shù)碼顯示器有以硬件為主和以軟件為主的兩種接口方法。硬件接口方法：LED數(shù)碼管與譯碼器相連，通過硬件譯碼。軟件接口方法:它是以軟件查表代替硬件譯碼,不但省去了譯碼器,而且還能顯示更多的字符。但是驅(qū)動器是必不可少的,因為僅靠接口提供不了較大的電流供LED顯示器使用。 對于以軟件為主的接口電路來說,其顯示方法有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 動態(tài)顯示：如果要在同一時刻顯示不同的字符,從電路上看,這是辦不到的。因此只能利用人眼對視覺的殘留效應(yīng),采用動態(tài)掃描顯示的方法,逐個地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管,每位顯示1ms左右，使人看起來就好象在同時顯示不同的字符一樣。在進行動態(tài)掃描顯示時,往往事先并不知道應(yīng)顯示什么內(nèi)容,這樣也就無從選擇被顯示字符的顯示段碼。為此,一般采用查表的方法,由待顯示的字符通過查表得到其對應(yīng)的顯示段碼。這種方式耗電少、硬件成本低，但需占用較多的 CPU 時間，故在工業(yè)控制中應(yīng)用較少。靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示,就是在同一時刻只顯示1種字符,或者說被顯示的字符在同一時刻是穩(wěn)定不變的。其顯示方法比較簡單,就是利用鎖存器將各顯示單元鎖定，直到更新顯示內(nèi)容為止。它的優(yōu)點是軟件不必動態(tài)掃描，送出段碼后可鎖存，直到需更改顯示字符，軟件簡單，占用 CPU 時間較少，工作可靠，同時由于始終保持顯示而亮度較好。由于本系統(tǒng)需要對控制信號進行實時操作，故采用靜態(tài)顯示方式以減少 CPU的負(fù)擔(dān)。本設(shè)計采用動態(tài)顯示。由單片機PA口給出待顯示數(shù)據(jù)的筆段碼，PE0～PE3給出位選碼。循環(huán)點亮各個LED數(shù)碼管。 顯示面板LED分布圖 矩陣式按鍵鍵盤使用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行、列的交叉點上。本鍵盤4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有8個按鍵的鍵盤，與獨立式相比，要節(jié)省很多的I/O端口。其工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列分別連接按鍵開關(guān)的兩端。 按鍵功能說明如下：Key11：校對選擇鍵。 根據(jù)按鍵按下的次數(shù)依次校對分、時、日、月、年。Key12：顯示選擇鍵。 當(dāng)此按鍵沒有按下時，顯示小時和分；當(dāng)按下一次按鍵時，顯示月和日，第二次按鍵按下后顯示年200X；再次按下按鍵時顯示溫度。Key13：設(shè)定鍵。 設(shè)定鬧鐘時間和電器開關(guān)時間、報警溫度。Key23：設(shè)定選擇鍵。 設(shè)定鬧鐘時間和電器開關(guān)時間選擇。Key21：鬧鐘開關(guān)鍵。Key22：確認(rèn)鍵。 當(dāng)校對時間、設(shè)定時間和溫室度時按下此鍵便確認(rèn)校對和設(shè)定的值。 Key14：加1按鍵。 校對和設(shè)定時按下此鍵，值加1。Key24：減1按鍵。 校對和設(shè)定時，按下此鍵，值減1。蜂鳴器接在單片機的PC6引腳上，并由一個三極管作放大，當(dāng)時間到達設(shè)定的鬧鈴時間時，PC6給出高電平使三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音，PC6給出低電平，蜂鳴器不發(fā)音。 鬧鈴電路繼電器意思：繼承控制，用很小的電力和電流，驅(qū)動一個設(shè)備（家用電器）帶動一個負(fù)載部件去承載大電流，在電路中起自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器型號：HRS4H S DC5VHRS4H S DC5V特點 最大通斷電壓：30VDC/250 VAC最大通斷電流：10A線圈電壓：5V：40 +85℃吸合時間：最大10 ms釋放時間：最大5 ms當(dāng)PC7引腳輸出“1”時，NPN三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，燈泡發(fā)亮。當(dāng)PC7引腳輸出“0”時，三極管截止，繼電器釋放，燈泡滅。 由于 AVR的 I/O 不能提供大的驅(qū)動電流，因此在外圍硬件電路中要考慮使用功率驅(qū)動電路。選擇1K的電阻作為限流電阻。 繼電器控制電路 本設(shè)計中溫度報警采用發(fā)光二極管發(fā)光，當(dāng)溫度超過程序設(shè)定值時，PB5發(fā)出高電平信號，發(fā)光二極管開始閃爍。 溫度報警電路設(shè)計內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第四章 電子保姆機軟件設(shè)計ATmega128單片機可以應(yīng)用匯編語言和C語言進行編程。，匯編語言與機器指令一一對應(yīng)所以用匯編語言編寫的程序在單片機里運行起來效率較高。C語言程序可讀性高，更便于理解【10】。本設(shè)計使用C語言編程。 主程序設(shè)計第一次上電，系統(tǒng)先進行初始化， LED顯示初始時間“21： 00”，并開始走時。初始年為“2009”，初始月、日為“0504”。 單片機端口初始化，依次開始調(diào)用DS1302子程序、DS18B20子程序、顯示子程序、按鍵子程序、鬧鈴子程序，繼電器子程序、溫度報警子程序，返回程序開頭循環(huán)運行【11】。 多功能電子鐘主程序流程圖 子程序設(shè)計 實時時鐘日歷子程序設(shè)計該程序主要實現(xiàn)對DS1302寫保護，對年、月、日、時、分、秒等寄存器的讀寫操作。因為在串行通信時對時序要求比較高，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。 實時時鐘日歷子程序流程圖DS1302每次上電時自動處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位7置位0，時鐘才開始計時。如果DS1302一直沒有掉電，則不存在此問題。在進行寫操作時，需要先解除寫保護寄存器的“禁止”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進行操作時，必須寫夠8字節(jié)。源程序見附錄A。 環(huán)境溫度采集子程序設(shè)計DS18B20是1—wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實現(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)格的時序要求。 主機操作單線器件DS18B20必須遵循下面的順序。1. 初始化單線總線上的所有操作均從初始化開始。初始化過程如下：主機通過拉低單線480μs以上，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，然后釋放該線，進入RX接收模式。主機釋放總線時，會產(chǎn)生一個上升沿。單線器件DS18B20檢測到該上升沿后，延時15～60μs，通過拉低總線60～240μs來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機接收到從機的應(yīng)答脈沖后，說明有單線器件在線。2. ROM操作命令一旦總線主機檢測到應(yīng)答脈沖，便可以發(fā)起ROM操作命令。共有5位ROM操作命令。 DS18B20的ROM操作命令命令類型命令字節(jié)功能說明Raed Rom33H此命令讀取激光ROM中的64位，只能用于總線上單個DS18B20器件的情況，多掛則會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突Match Rom（匹配ROM）55H 此命令后跟64位ROM序列號，尋址多掛接總線上的DS18B20。只有序列號完全匹配的DS18B20才能響應(yīng)后面的內(nèi)存操作命令，其他不匹配的將等待復(fù)位脈沖。此命令可用于單掛接或者多掛接總線。Skip Rom（跳過ROM）CCH此命令用于單掛接總線系統(tǒng)時，可以無需提供64位ROM序列號皆可運行內(nèi)存操作命令。如果總線上接多個DS18B20，并且在此命令后執(zhí)行讀命令，將會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。Search Rom（搜索ROM）F0H 主機調(diào)用此命令，通過一個排除法過程，可以識別出總線上所有器件的ROM序列號。Alarm Search（告警搜索）ECH 此命令流程圖和Search Rom命令相同，但是DS18B20只有在最近的一次溫度測量時滿足了告警觸發(fā)條件，才會響應(yīng)此命令。3. 內(nèi)存操作命令在成功執(zhí)行了ROM操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。主機可以提供6種內(nèi)存操作命