【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1302引腳圖 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)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(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)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(hào)送給計(jì)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(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。 圖24 DS18B20內(nèi)部結(jié) 引腳說(shuō)明(1)DQ為數(shù)字信號(hào)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(shí)接地）。 圖25 DS18B20引腳圖第3章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘至少包括秒信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路等四部分，另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集溫度，所以還需要溫度采集電路，硬件電路框圖如圖31。AT89S52LCD1602顯示器DS1302時(shí)鐘溫度傳感器DS18B20鍵盤(pán)+5V電源圖31 硬件電路框圖該系統(tǒng)使用AT89C52單片機(jī)為核心微控制器，通過(guò)讀取時(shí)鐘日歷芯片DS1302和溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)，完成電子時(shí)鐘的主要功能——時(shí)鐘/日歷和環(huán)境溫度采集，使用比較直觀的LCD1602顯示，同時(shí)顯示年月日，星期，時(shí)分秒以及環(huán)境溫度值。鍵盤(pán)是為了完成時(shí)鐘/日歷的校準(zhǔn)。整個(gè)電路使用了+5V電源供電。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)AT89S52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3, MCS51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、PPP3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖31所示,18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開(kāi)關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端。 圖32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用有DS1302串行時(shí)鐘芯片作為主時(shí)鐘電路，減小主控的負(fù)擔(dān)。電路圖如圖33所示。圖33 時(shí)鐘電路 溫度采集模塊的設(shè)計(jì)采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，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)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，,Vcc接電源,Vss接地。電路圖如圖34所示。 圖34溫度采集電路 LCDM1602顯示模塊設(shè)計(jì) 圖35 LCD顯示電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)89S52單片機(jī)可以應(yīng)用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言進(jìn)行編程。匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言指令一一對(duì)應(yīng),所以用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序在單片機(jī)里運(yùn)行起來(lái)效率較高。C語(yǔ)言程序可讀性高,更便于理解，本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程[11]。第一次上電,系統(tǒng)先進(jìn)行初始化,LCD顯示初始時(shí)間“03:25:00”,并開(kāi)始走時(shí),初始日期為“2010430”。單片機(jī)依次開(kāi)始調(diào)用DS1302子程序，DS18B20子程序，鍵盤(pán)子程序返回開(kāi)頭循環(huán)運(yùn)行[3]。主序流程圖如圖41。開(kāi)始初始化顯示子程序DS1302子程序DS18B20子程序延時(shí)程序圖41主序流程圖該程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)DS1302寫(xiě)保護(hù)、充電，對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等寄存的讀寫(xiě)操作。在讀寫(xiě)操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因?yàn)樵诖型ㄐ艜r(shí)對(duì)時(shí)序要求比較高，而且在此是用單片機(jī)內(nèi)部軟件模擬串行時(shí)鐘脈沖，并由I/O口輸出，所以在通信過(guò)程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷，其流程圖如圖42。DS1302每次上電后會(huì)自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位7置位0，時(shí)鐘才開(kāi)始計(jì)時(shí)。如果DS1302一直沒(méi)有掉電則不會(huì)存在此問(wèn)題。在進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，需要先解除寫(xiě)保護(hù)寄存器的“禁止”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時(shí)，必須寫(xiě)夠8個(gè)字節(jié)。開(kāi)始初始化寫(xiě)入時(shí)鐘初值開(kāi)始計(jì)時(shí)讀出數(shù)據(jù)返回圖42 對(duì)DS1302操作流程圖DS18B20是1wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來(lái)對(duì)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)提出嚴(yán)格的時(shí)序要求，AT89C51單片機(jī)并不支持單線傳輸。因此，必須采用軟件的方法來(lái)模擬單線的協(xié)議時(shí)序[6]。主機(jī)操作單線器件DS18B20必須遵循下面的順序。 ；；；。開(kāi)始初始化DS18B20發(fā)起Skip Rom命令發(fā)起Convert命令延時(shí)1s等待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化DS18B20應(yīng)答脈沖否？發(fā)起Read Scrarcpad命令讀低8位字節(jié)TL數(shù)據(jù)讀高8位字節(jié)TH數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)是否超出設(shè)置溫度范圍應(yīng)答脈沖否？ 實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖43。圖43 對(duì)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)掃描的方法有隨機(jī)掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式。在隨機(jī)掃描方式中，CPU完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤(pán)程序，以確定鍵盤(pán)有無(wú)按鍵輸入，然后根據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的操作，在執(zhí)行鍵盤(pán)按鍵規(guī)定的功能中不理踩鍵盤(pán)輸入。定時(shí)掃描方式與隨機(jī)掃描方式基本相同，只是利用CPU內(nèi)的定時(shí)中斷，每隔一定時(shí)間掃描有無(wú)按鍵按下，鍵盤(pán)反應(yīng)速度快，在處理按鍵功能過(guò)程中，可以通過(guò)鍵盤(pán)命令進(jìn)行干預(yù)，如取消、暫停等操作。前兩種掃描方式均會(huì)占用CPU大量時(shí)間，不管有沒(méi)有鍵入操作，CPU總要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行掃描，這對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)是很不利的。由于本設(shè)計(jì)中AT89C51單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是接收DS1302和DS18B20的數(shù)據(jù)并送出顯示，完成時(shí)鐘/日歷和日期/溫度的控制，89C51單片機(jī)完全有能力完成以上工作，所以采用隨機(jī)掃描方式，系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行。第五章 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)果 測(cè)試結(jié)果分析（1）在測(cè)試中遇到LCD1602不顯示分析:首先使用試測(cè)儀對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試,觀察是否存在漏焊,虛焊,或者元件損壞。再接著研究程序的時(shí)序圖是否正確。最后發(fā)現(xiàn)程序時(shí)序方面出了點(diǎn)小錯(cuò)。修改后就把問(wèn)題解決了（2）測(cè)試中遇到調(diào)時(shí)間調(diào)到2057年后跳到2000年分析:認(rèn)真研究時(shí)鐘芯片的Datasheet發(fā)現(xiàn),對(duì)年的讀取,讀出后是BCD碼轉(zhuǎn)換成十制顯示時(shí)算法不正確（3）按鍵調(diào)整時(shí),不是按單位遞增和遞減分析:在鍵盤(pán)程序中,按鍵一次,向芯片寫(xiě)入一個(gè)新的數(shù)字,在寫(xiě)入數(shù)字后必須有一定延時(shí)才再寫(xiě)入另一個(gè)數(shù)字 （4）燒寫(xiě)程序進(jìn)單片機(jī)里面時(shí),有時(shí)會(huì)在顯示屏上顯示爛碼. 分析: 測(cè)試總結(jié)經(jīng)過(guò)多次的反復(fù)測(cè)試與分析,掌握了硬件的設(shè)計(jì)與分析的能力, 學(xué)會(huì)看英文版的Datasheet,同時(shí)在軟件的編程方面得到更到的提高,對(duì)編程能力得到加強(qiáng)。對(duì)所學(xué)的知識(shí)得到很大的提高與鞏固。 最終實(shí)現(xiàn)功能:（1）能顯示陽(yáng)歷年、月、日、星期、小時(shí)、分、秒（2）顯示模塊采用LCD液晶顯示，要求能用按鍵調(diào)整時(shí)間。 （3）能顯示陰歷月、日，在顯示陰歷時(shí)間時(shí)能標(biāo)明是否為閏年。 （4）具有定時(shí)報(bào)警功能，能夠進(jìn)行整點(diǎn)和半點(diǎn)語(yǔ)音報(bào)時(shí)。（5）能夠準(zhǔn)確在LCD上顯示室。（6）在顯示農(nóng)歷時(shí)通過(guò)算法能夠把天干地去也顯示出來(lái)。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)的萬(wàn)年歷的研究和設(shè)計(jì)，完成了一種能夠顯示陽(yáng)歷、陰歷、星期、時(shí)間、實(shí)時(shí)溫度、天干地支的多功能萬(wàn)年歷，該萬(wàn)年歷還可以定時(shí)報(bào)警和進(jìn)行進(jìn)行整點(diǎn)和半點(diǎn)報(bào)時(shí)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)從開(kāi)始到完成包括文檔的編寫(xiě)總共花了一個(gè)月左右的時(shí)間，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于星期和年月日的計(jì)算方法，還有單片機(jī)和各個(gè)芯片之間的通信協(xié)議，液晶的讀寫(xiě)時(shí)序，按鍵的防抖。本系統(tǒng)基本完成了設(shè)計(jì)指標(biāo)的所有要求，所有的程序分塊編寫(xiě)，通過(guò)main函數(shù)來(lái)調(diào)用，增加了程序的易修改性和易讀性，方便他人的使用和改進(jìn)。但是由于時(shí)間的局限性以及本人能力的有限性，本系統(tǒng)還有許多需要改進(jìn)和完善的地方。其中主要的問(wèn)題就是功耗和電源供電的問(wèn)題，該處采用5V供電，最好采用3V供電。整個(gè)電路的功耗太大，沒(méi)讓單片機(jī)工作在空閑模式，這都是作品不實(shí)用，不能夠大批量生產(chǎn)，這都有待改進(jìn)，希望以后有機(jī)會(huì)對(duì)該系統(tǒng)做進(jìn)一步的完善。致謝在本次設(shè)計(jì)中，我想首先感謝蔣老師，從設(shè)計(jì)的開(kāi)始到完成，給了我很多指導(dǎo)性的意見(jiàn)，不斷幫助我完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從大一開(kāi)始，蔣老師作為我