【文章內(nèi)容簡介】 操作單元的地址。位 0是讀 /寫操作位，進行讀操作時，該位為 1；該位為 0則表示進行的是寫操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入 /輸出的。表 6為 DS1302的日歷、時間寄 存器內(nèi)容： “CH”是時鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1時，時鐘振蕩器停止， DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為 0時，時鐘開始運行。 “WP”是寫保護位，在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 必須為 0。當(dāng) “WP”為 1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 (2) DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字如表 1 所示?？刂谱止?jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果 0，則表示存取日歷時鐘 數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 5 至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位 （位 0）如 為 0 表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 18 圖 8 DS1302的引腳圖 表 4 DS1302的控制字格式 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 1R S T5S C L K7I /O6X12X23V C C 18V C C 21U3D S 1 3 0 2V C CX23 2 .7 6 8 k H zC46pFC56pFG N DV c c 2X 1X 2G N DV c c 1S C L KI / OR S T 12345678D S 1 3 0 2本科畢業(yè)設(shè)計論文 19 圖 9 DS1302讀 /寫時序圖 (3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O） 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 位到高位 7。如 表 4 所示 。 (4) DS1302 的寄存器 DS1302 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 5。 A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 R / C D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 R / C D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6C ES C L KI / O單 字 節(jié) 讀R / W 1D 0D 7單 字 節(jié) 寫C ES C L KI / OR / W 1 D 0 D 7電 源 控 制輸 入 移 位寄 存 器振 蕩 電 路與 分 頻 器實 時 時 鐘命 令 與 控制 邏 輯3 1 8 R A M3 2 . 7 6 8 K H zV C C 1V C C 2G N DI / OS C L KR S TD S 1 3 0 2 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)本科畢業(yè)設(shè)計論文 20 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 C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(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 )。 表 5 DS1302 的日歷、時間寄存器 溫度傳感器模塊的設(shè)計 如圖 10所示。采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測量 精度高，電路連接簡單特點，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸，使用 DS18B20的 I/O 口連接加一個上拉電阻 ,Vcc 接電源 ,Vss 接地。 讀寄 存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 10 秒 秒 059 83H 82H 10 分 分 059 85H 84H 12/24 0 10 時 時 112/ 023 AM/ PM 87H 86H 0 0 10 日 日 131 89H 88H 0 0 0 10 月 月 112 8BH 8AH 0 0 0 0 0 周日 17 8DH 8CH 年 099 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 —— D A L L A SD S 1 8 B 2 01 2 3G N D D Q V d dD S 1 8 B 2 0 的 T O 9 2 封 裝1 2 3本科畢業(yè)設(shè)計論文 21 圖 10 DS18B20溫度采集 （ 1） DS18B20的理： DS18B20 的測溫原理如圖 11 所示， 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃ 所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(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)減法計數(shù) 器 1 的預(yù)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝8 .0DQ2V C C3G ND1U2DS 1 8 B 2 0V C C本科畢業(yè)設(shè)計論文 22 入，減法計數(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 斜 率 累 加 器預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù)晶 振高 溫 度 系 數(shù)晶 振計 數(shù) 器 1= 0計 數(shù) 器 2溫 度 寄 存 器比 較預(yù) 置= 0加 1停 止L S B置 位 / 清 除 圖 11 DS18B20 測溫原理圖 環(huán)直到減法計數(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 2 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值 。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有 嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 →處理數(shù)據(jù)。 DS18B20 的核心功能是一個直接數(shù)字式溫度傳感器。芯片的分辨率可以按照用戶的需要配置為 9 位、 10 位、 11 位、 12 位，芯片在上電后默認(rèn)設(shè)置為 12位。 DS18B20 可工作在低功耗的空閑狀態(tài)。 單總線系統(tǒng)中的主機發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令（ 44H）后， DS18B20 便開始啟動溫度測量并把測量的結(jié)果進行 A/D 轉(zhuǎn)換。經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，所產(chǎn)生的 溫度數(shù)據(jù)將存儲在暫存器中的兩個溫度寄存單元中，數(shù)據(jù)的格式為符號擴展的二進制補碼，同時 DS18B20 返回到空閑狀態(tài)。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 23 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)輸出單位為“攝氏度”。溫度數(shù)據(jù)在兩個溫度寄存器單元中的存儲格式見下圖： 標(biāo)志位（ S）是溫度數(shù)據(jù)的符號擴展位，表示溫度的正負(fù)：如果溫度為正，則 S=0；如果溫度為負(fù)，則 S=1。在實際使用過程中，如果 DS18B20 被設(shè)置為12 位分辨率，則在溫度所有數(shù)據(jù)位都是有效位；如果 DS18B20 被設(shè)置為 11 位分辨率，則 D0 位數(shù)據(jù)無效；如果 DS18B20 被設(shè)置為 10 位分辨率，則 D D0位數(shù)據(jù)無效；如果 DS18B20 被設(shè)置為 9 位分辨率，則 D D D0 位數(shù)據(jù)無效。以 12位分辨率為例，表 6給出了 DS18B20部分?jǐn)?shù)字量輸出與溫度值之間的關(guān)系。在表 6 中， +85℃是 DS18B20 上電復(fù)位后在溫度寄存器內(nèi)對應(yīng)的數(shù)字量。 溫度 /℃ 數(shù)字量輸出（二進制） 數(shù)字量輸出（十六進制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0 +85 0000 0101 0101 0000 0550 + 0000 0001 1001 0001 0191 + 0000 0000 1010 0010 00A2 + 0000 0000 0000 1000 0008 0 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 FFF8 1111 1111 0101 1110 FF5E 1111 1110 0110 1111 FF6F 55 1111 1100 1001 0000 FC90 S 22SS 2 2 2 2S 2 2 2S 2 26 5 4 3 2 1 1 20 3 4D 1 5 D 1 4 D 1 3 D 1 2 D 1 1 D 1 0 D 9 D 8 D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0高 8 位 低 8 位溫 度 值 的 符 號 部 分 溫 度 值 的 整 數(shù) 部 分 溫 度 值 的 小 數(shù) 部 分D S 1 8 B 2 0 的 內(nèi) 溫 度 數(shù) 據(jù) 格 式本科畢業(yè)設(shè)計論文 24 表 6 DS18B20 部分?jǐn)?shù)字量輸出與溫度值之間的對應(yīng)關(guān)系 在 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換以后，其溫度值將與報警寄存器中的值相比較。在 DS18B20 中有兩個報警寄存器， TH 為溫度上限值， TL 為溫度下限值，這兩個寄存器均為 8 位，所以在進行溫度比較時，只取出溫度的中間 8 位（ D4~D11）進行比較。 TH 和 TL 寄存器格式如下表所示： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S 26 25 24 23 22 21 20 如果溫度寄存器測量的結(jié)果低于 TL 或高于 TH，則設(shè)置報警標(biāo)志，這個比較過程會在每次溫度測量時進行。一旦報警標(biāo)志設(shè)置后，器件就會響應(yīng)系統(tǒng)主機發(fā)出的條件搜索命令 （ ECH）。這樣處理的好處是，可以是單總線上的所有器件同時測量溫度，如果有些點上的溫度超過了設(shè)定的閾值，則這些報警器件就會通過條件搜索方式識別出來，而不需要一個個器件去讀取。 無論是溫度測量值還是報警閾值，都會存儲在 DS18B20 芯片內(nèi)的寄存器中。DS18B20 的寄存器包括 SRAM（暫存寄存器）和 EEPROM（非易失寄存器）。EEP