【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(diǎn)。通過編程,DS18B20可以實(shí)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(jī)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)線本身提過。而無外需外部電源。測(cè)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)定告警上下線溫度，告警尋找命令可以識(shí)別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。 DS18B20簡(jiǎn)介DS18B20是美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的基于單線(1—wire)技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器芯片。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)。可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理。 。 DS18B20引腳分布圖每片DS18B20在出廠時(shí)都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)，次序列號(hào)存放在它的內(nèi)部ROM中，微處理器通過簡(jiǎn)單協(xié)議，就能識(shí)別這些序列號(hào)，因次多個(gè)DS18B20可以掛接與同一條單總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度傳感器，特別適合構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)。所以DS18B20多應(yīng)用與HVAC環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過程監(jiān)視和控制中溫度檢測(cè)。 。 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述管腳號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，開漏單總線接口引腳，當(dāng)備用在寄生電源電源下，也可以向器件提供電源。3VCC可選擇VCC電源引腳，當(dāng)工作寄生電源時(shí)，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、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置適配器。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖配置適配器為高速暫存存儲(chǔ)器中第五個(gè)字節(jié)。DS18B20在工作是按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度數(shù)字。其中，TM為測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入“0”，不能改變；R0,R1是溫度計(jì)分辨率設(shè)置位。 DS18B20配置寄存器結(jié)構(gòu)表BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0TMR1R011111 MSB LSB，出廠時(shí)R0、R1被置為“1”，默認(rèn)設(shè)置時(shí)12位分辨率，用戶可根據(jù)需要合適的分辨率。 配置寄存器與分辨率關(guān)系表R0R1溫度記分辨率/bit最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms009011010113751112750溫度信息的低位、高位字節(jié)內(nèi)容還包括了符號(hào)位S(是正溫度還是負(fù)溫度)和二進(jìn)制小數(shù)部分， 。低位字節(jié)Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit02322212021222324 MSB LSB高位字節(jié)Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524 DS18B20溫度值格式表，如果配置為低分辨率，則其中無意義位為“0”。DS18B20完成溫度變換后，溫度值與存儲(chǔ)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位在比較式忽略。TH和TL的高位直接對(duì)應(yīng)于16位溫度寄存器的符號(hào)位。如果溫度測(cè)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(cè)量都會(huì)更新此標(biāo)志位。只要告警標(biāo)志位。DS18B20就將相應(yīng)告警搜索命令，這也就允許單線上多個(gè)DS18B20同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量，即使某處溫度越線，也可以識(shí)別正在告警的器件。特別需要注意的是，這決定了指令的運(yùn)行時(shí)間，在軟件設(shè)計(jì)中可以將根據(jù)此指令運(yùn)行編寫各種延時(shí)程序。 電子時(shí)鐘硬件電路設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘至少要包括秒信號(hào)發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、鬧鈴電路、指示電路等幾部分。另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集環(huán)境溫度，所以還需要采集芯片。 。該系統(tǒng)使用AT89C51單片機(jī)作為核心，通過讀取時(shí)鐘芯片DS1302和溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)。完成此電路電子時(shí)鐘的主要功能——時(shí)鐘/日歷和環(huán)境溫度采集。使用比較人性化的液晶LCD1602作為顯示，分別顯示年/月/日/星期/時(shí)/分/秒/溫度/秒表。 多功能電子時(shí)鐘硬件系統(tǒng)框圖鍵盤是為了完成時(shí)鐘/日歷的校對(duì)和日歷/溫度的顯示功能。由于此電路時(shí)鐘要求具有鬧鈴功能，所以設(shè)計(jì)有鬧鈴電路，進(jìn)行聲音響鈴。整個(gè)電路使用了兩種電源，+5V電源將為整個(gè)電路供電。而+。當(dāng)+5V電源被切斷后，DS1302啟用+。可以保持DS1302繼續(xù)工作。當(dāng)+5V電源恢復(fù)供電，LCD依舊顯示當(dāng)前時(shí)間，而不會(huì)因?yàn)閿嚯娛瓜到y(tǒng)恢復(fù)到初始化時(shí)間，避免了重新校時(shí)的麻煩。具體電路請(qǐng)參見副錄C。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片DS1302。該硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。如圖，上電后。DS1302采用雙電源供電，平時(shí)由+5V電源供電，平時(shí)有+5V電源供電，當(dāng)+5V掉電后，由圖中BT(+3V備用電池)供電。特別需要注意X1和X2兩端連接晶振Y1。 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 環(huán)境溫度采集電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中使用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度采集和轉(zhuǎn)化。，作為數(shù)據(jù)的讀入和寫出口。電阻 R3作為DS18B20的I/O口的上拉電阻，在讀時(shí)隙結(jié)束時(shí)，I/O引腳將通過上拉電阻拉回至高電平。 系統(tǒng)環(huán)境溫度采集電路系統(tǒng)時(shí)鐘初值計(jì)算方法：當(dāng)用到定時(shí)器的方式1時(shí)，設(shè)機(jī)器周期為Tcy，定時(shí)器產(chǎn)生一次中斷時(shí)間為t ，那么需要計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)，也就需要計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)N=t /Tcy，裝入THX和TLX中的個(gè)數(shù)分別為THX=(65536N)/256 TLX=(65536N)%256要計(jì)算機(jī)器周期Tcy，就需要系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，也就是單片機(jī)的晶振頻率，機(jī)器周期為12(1/)≈，若t=50ms，那么N=50000/≈45872，當(dāng)晶振為12MHz時(shí)，計(jì)算起來就方便多了，用同樣方法可算得N=50000 。 顯示電路就時(shí)鐘而言，通?？刹捎肔CD顯示和LED顯示。液晶(Liquid Crystal)是一種高分子材料，20世紀(jì)中葉開始廣泛使用在輕型顯示器上。液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的主要原理以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。各種型號(hào)的液晶通常是按照現(xiàn)實(shí)字符的行數(shù)或液晶點(diǎn)陣的行、列數(shù)來命名的。1602的意思是每行顯示16個(gè)字符，一共顯示兩行。類似的有0800801602等。12232液晶屬于圖形液晶，代表12232個(gè)點(diǎn)。類似的有1286192619212320240等。 顯示面板LCD分布圖 按鍵電路設(shè)計(jì)根據(jù)功能需要，本時(shí)鐘需要設(shè)置以下功能鍵：加1操作鍵、減1操作鍵、上下鍵、左右鍵、菜單鍵、運(yùn)行鍵、秒表暫停鍵。按鍵鍵盤與CPU的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣鍵盤。獨(dú)立鍵盤是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一個(gè)I/O口線，每根I/O口線上不會(huì)影響其它I/O口上按鍵工作狀態(tài)。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口，在按鍵較多時(shí)，I/O口浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。矩陣式鍵盤適合按鍵較多時(shí)使用。由于本設(shè)計(jì)的電子鐘最多需要6個(gè)按鍵。若采用矩陣式鍵盤會(huì)有按鍵浪費(fèi)，故采用獨(dú)立式鍵盤。 。對(duì)于內(nèi)置了上拉電阻的I/O引腳來說，外接上拉電阻沒有意義。 。 鍵盤電路其中KKKKKK6鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵。每次按下后，會(huì)自動(dòng)彈出。單片機(jī)管腳只有在按鍵按下時(shí)為低電平，按鍵彈出后重新恢復(fù)高電平。 按鍵功能表按鍵鍵名功能屬性K1Menu+CLR+Ready菜單+清零+確定自動(dòng)復(fù)位K2Ready+Pause+Menu菜單+暫停+確定自動(dòng)復(fù)位K3Right光標(biāo)右移動(dòng)自動(dòng)復(fù)位K4Left光標(biāo)左移動(dòng)自動(dòng)復(fù)位K5Down+Dec光標(biāo)向下+減1自動(dòng)復(fù)位K6Up+Add光標(biāo)向上+加1自動(dòng)復(fù)位按鍵操作說明如下：K1鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵，此鍵的功能是控制LCD顯示菜單、秒表停止和清零的作用。K2鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵，此鍵的功能是控制LCD顯示菜單、確定、秒表暫停、解鎖的作用。K3/L4鍵：二鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵，此鍵的功能是調(diào)整時(shí)間和日期時(shí)顯示右/左移動(dòng)鍵。K5鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵，此鍵的功能功能有三,一是下鍵、二是減鍵、三是秒表運(yùn)行鍵。K6鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵，此鍵的功能是上鍵和加鍵。 鬧鈴電路設(shè)計(jì)鬧鈴音樂可以直接采用蜂鈴器鬧鈴，如當(dāng)前時(shí)刻與鬧鈴時(shí)間相同，單片機(jī)向蜂鈴器送出低電平，蜂鈴器發(fā)聲。采用蜂鈴器鬧鈴簡(jiǎn)單，控制方便，但是發(fā)出的鬧鈴聲單一。也可以在編程的時(shí)候編寫一段音樂程序，待鬧鈴時(shí)間到時(shí)，調(diào)用該音樂程序給揚(yáng)聲器，便響起音樂。不過該方法只能做一些簡(jiǎn)單音樂，并且音樂程序會(huì)占用很多單片機(jī)存儲(chǔ)資源。還有一種方法采用錄放芯片1420做鬧鈴，先對(duì)錄放音設(shè)備錄入音樂，當(dāng)設(shè)定時(shí)間一到，單片機(jī)控制錄放音設(shè)備放音。采用錄放音電路，鈴聲可以是預(yù)先設(shè)定的一段自己喜歡的音樂，符合電器設(shè)備人性化要求。且1420芯片可以分段錄音，還具有語音報(bào)時(shí)功能。另外，也可以購(gòu)置一塊音樂集成電路，加置在單片機(jī)連接電路的管腳送出高電平時(shí)，音樂集電路會(huì)給蜂鈴器特定脈沖，使蜂鈴器發(fā)聲。此類集成電路體積較小，使用方便，不足的音樂簡(jiǎn)單、單一。鬧鈴的音樂不是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，故采用最簡(jiǎn)單的方法，占用單片機(jī)一根I/,。，S9012的集射結(jié)飽和導(dǎo)通，使蜂鈴器發(fā)聲。當(dāng)響鈴標(biāo)志位為“1”時(shí)，使蜂鈴器buzzer發(fā)出聲音。 。 鬧鈴電路 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) I2C總線介紹 I2C(InterIntegrated Circiut Bus)總線，簡(jiǎn)稱為I2C總線。是20世紀(jì)90年代由NXP公司(有的書上說是PHILIPS)推出，近年來在微電子通信控制領(lǐng)域的到了廣泛利用的一種新型總線標(biāo)準(zhǔn)。他是同步串行通信的一種特殊形式。其特點(diǎn)有：口線少(SDA、SCK)，控制方式簡(jiǎn)化，器件封裝形式小，通行速率較高。在主機(jī)的通行中可以有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)連接到I2C總線上，通過地址識(shí)別每一個(gè)連接在總線上的通信對(duì)象。 概述I2C總線支持任何IC生產(chǎn)廠家的兩線(數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCK)，在連接到總線器件間傳替信息。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別(無論是微控制器、 LCD驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器和鍵盤接口)，每一個(gè)連在總線上的I2C器件，都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器(由器件功能決定)。比如LCD驅(qū)動(dòng)器就是一個(gè)接收器，而存儲(chǔ)器則可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)，是一個(gè)既可以收又可以發(fā)的收發(fā)一體的I2C器件，除了發(fā)送器和接收器外，器件在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，也可以被看做主機(jī)和從機(jī)關(guān)系。具體情況如表39所列，單片機(jī)負(fù)責(zé)初始化總線數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸并產(chǎn)生傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)。表39 I2C總線術(shù)語術(shù)語描述發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的器件接收器從總線接收數(shù)據(jù)的器件主機(jī)初始化發(fā)送產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器件從機(jī)被主機(jī)尋址的器件多主機(jī)同時(shí)有多余一個(gè)主機(jī)嘗試控制總線不被但不破壞報(bào)文仲裁是一個(gè)在有多個(gè)同時(shí)嘗試控制總線，但不允許其中一個(gè)控制總線，并使不破壞同步兩個(gè)或多個(gè)器件時(shí)鐘信號(hào)的過程 I2C總線硬件電路圖圖313為本設(shè)計(jì)I2C總線系統(tǒng)硬件電路，其中SCK是時(shí)鐘線，SDA是數(shù)據(jù)線。總線上各器件都采用漏極開路結(jié)構(gòu)與總線相連，因此SCK和SDA均需接上拉電阻，總線在空閑狀態(tài)下均為高電平，即各器件的SDA和SCK都是線與關(guān)系。I2C總線支持多主和主從兩種方式，常為主從工作方式。圖313為I2C總線系統(tǒng)硬件電路 AT24LC32A芯片功能采用此芯片可解決掉電數(shù)據(jù)保存問題，其對(duì)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存100年，并可以多次擦寫，擦寫，擦寫次數(shù)達(dá)10萬次。在許多場(chǎng)合下都要對(duì)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，如電子式電能表和本設(shè)計(jì)智能化產(chǎn)品。若采用普通存儲(chǔ)器，在掉電時(shí)需備用電池供電，并且需加掉電檢測(cè)很麻煩。采用具有I2C總線接口的串行E2PROM器件可以很好解決掉電數(shù)據(jù)保存問題，且硬件電路簡(jiǎn)單。其AT24LC32A操作時(shí)序如下圖314 。圖3