【文章內(nèi)容簡介】 02的引腳功能圖 引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 2， 3 X1， X2 振蕩源，外接 32768HZ 晶振 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù) 據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 VCC1 后備電源 圖 DS1302 引腳功能表 在 中，最高位控制字（第七位）必須是一個合乎邏輯的，即必須為邏輯 1，第六位控制字為 0是日歷時鐘對數(shù)據(jù)的訪問，第六位是 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù)，第五位地址到第一位（ A4A0）表示指針指向操作單元地址，電平 1 或 0分別表示寫操作是讀操作。 圖 DS1302 控制字 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 2，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。 總共有 12 個寄存器 DS1302，與日歷 ，時鐘相關(guān)寄存器共 7 個，都存儲為BCD 格式，日歷，時鐘寄存器和相關(guān)聯(lián)的控制字的數(shù)據(jù)位如表 2 所示，其特征 10 在于所述奇數(shù)讀操作，寫操作是偶數(shù)。 表 2 DS1302 的日歷、時鐘寄存器及其控制字 寄存器名 命令字 取值 范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10秒 秒 分鐘寄存器 82H 83H 0059 0 10分 分 小時寄存器 84H 85H 0112或 0023 12/ 24 0 10 時 時 AM/PM 日期寄存器 86H 87H 1— 31 0 10日 日 月份寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 10 月 周日寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 周日 年份寄存器 8CH 8DH 0099 10年 年 從表 2 我們可以發(fā)現(xiàn)，小時寄存器的第七位為 1 是 12 小時計時模式，在 12小時計時模式下，第五位為高電平表示 AM，低電 平表示 PM，第七位為 0 是 24小時模式，這是位 5 為第二個十小時位標(biāo)志。 暫停位位于秒寄存器的第七位，當(dāng)該位被設(shè)置為 1 時，時鐘振蕩器停止工作，然后 DS1302 工作在低功率模式，該位為 0 時，時鐘正常運行。 控制寄存器地址是 8FH， 8EH，其第七位是寫保護位，其余七位均要置 0，在對時鐘進行的任何寫操作時，寫保護位 WP 必須是 0，否則，寫保護位禁止任何一個寄存器進行寫操作。 溫度檢測模塊設(shè)計 本設(shè)計還帶有一個溫度檢測的功能，系統(tǒng)可以通過讀取 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)并在 LCD1602 上顯示，使整個時鐘的功能更加豐 富。 溫度傳感器工作原理 溫度傳感器 DS18B20 測溫在 55 至 +125 攝氏度范圍內(nèi)，具有 12位的精度。它有 ，可設(shè)置存儲在 EEPROM中，用戶自定義的報警溫度在掉電后仍然可以保存。另外，多個溫度傳感器可以并聯(lián)連接，但只需要使用 CPU 上的一個端口就可以與溫度傳感器電路進行通信，這樣微控制器端口占用最少。 它可以節(jié)省大量的端口和邏輯電路就能構(gòu)成溫度測量系統(tǒng)。 圖 是 DS18B20 的引腳圖。 圖 DS18B20 引腳圖 11 我在實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用 DS18B20， VCC電壓應(yīng)保持在 5V，否則，如果電壓太低，降低了溫度傳感器的精度。 而且，溫度傳感器從測量溫度結(jié)束后，將溫度傳出到轉(zhuǎn)換到數(shù)字量的時候，需要一定的延時時間，否則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換錯誤，總是顯示一個時間不動。 DS18B20 硬件電路設(shè)計 GND1DQ2VCC3U3DS18B20+5V10kR5+5V 圖 DS18B20 溫度檢測電路圖 如圖 所示的是 DS18B20 的硬件設(shè)計， DQ 作為溫度傳感器 DS18B20 數(shù)據(jù)輸出端口，單片機通過檢測可以實時輸出溫度值的數(shù)據(jù)， 由于該溫度傳感器是單線通信，所以當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時為低電平有效，接收數(shù)據(jù)是為高電平有效， 即輸出邏輯 1，但是，在接收狀態(tài)下，必須外接上拉電阻將其拉為高電平，才能正常輸出邏輯 1. 語音模塊設(shè)計 語音模塊設(shè)計采用 NY3P035芯片，該芯片內(nèi)部含有一個 ROM表。單片機通過對該芯片發(fā)送序列的脈沖信號來查找該 ROM 的地址，以此來發(fā)出聲音。 圖 語音芯片引腳圖 單片機控制原理是：先發(fā)送一個復(fù)位脈沖到 RST（ Rest）腳，接著發(fā)送 10 個脈沖到 DATA 腳。芯片即刻工作，播放第十段的聲音；如果需要播放第五段的聲音，則是：先發(fā)送一個復(fù)位脈沖到 REST 腳，接著發(fā)送 5 個脈沖到 DATA 腳。芯片即刻工作，播放第 5 段的聲音； 12 第四章 .系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計 開 始系 統(tǒng) 初 始 化系 統(tǒng) 顯 示 相 關(guān)時 間 溫 度 信 息是 否 按 下 按 鍵按 鍵 掃 描 子 程 序否是讀 取 時 鐘 芯 片的 相 關(guān) 時 間 信 息讀 取 溫 度 參 數(shù)是 否 和 設(shè) 定的 鬧 鐘 時間 一 致驅(qū) 動 鬧 鐘 發(fā) 聲是否 圖 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 所示，首先系統(tǒng)經(jīng)過初始化，清除系統(tǒng)中原有的一些冗余信息后，讀取時鐘芯片 DS1302 的內(nèi)部相關(guān)信息，例如：年、月、日等時間參數(shù)，緊接著判斷當(dāng)前信息是不是和設(shè)定的鬧鐘信息一致，如果是的話，單片機就發(fā)出驅(qū)動信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音，如果不是，則單片機將讀取溫度傳感器 DS18B20 的相關(guān)信息，然后將讀取的時 間信息和溫度信息傳入 LCD1602 13 進行顯示，單片機在每個循環(huán)時都會檢測是否有用戶按鍵，如果有按鍵的話，將自動跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序。 開 始復(fù) 位 端 變 高 啟 動 一次 數(shù) 據(jù) 傳 送 工 作寫 命 令 字 節(jié) 一 位SCLK發(fā) 脈 沖夠 8次 嗎 ？寫 數(shù) 據(jù) 字 節(jié) 一 位SCLK發(fā) 脈 沖夠 8次 嗎 ？復(fù) 位 端 變 低結(jié) 束否是否是 圖 時鐘模塊子函數(shù)程序流程圖 時鐘模塊的流程圖如圖 所示，首先先讓時鐘芯片的復(fù)位引腳置高， 然后開始數(shù)據(jù)傳輸，然后寫一個指令字節(jié)，然后發(fā)送串行時鐘脈沖信號，一直循環(huán)，直到發(fā)送了 8 個命令字節(jié)為止。當(dāng)發(fā)送完 8 個命令字節(jié)時，寫數(shù)據(jù)進時鐘芯片，首先寫入一位數(shù)據(jù)字節(jié)，然后給 SCLK 引腳發(fā)送脈沖，一直循環(huán)寫入 8 次，這 樣數(shù)據(jù)寫入完成，最后將復(fù)位引腳拉為低電平，這樣就可以完成時鐘芯片的一次操作。 14 按 鍵 1 是 否按 下按 鍵 2 是 否按 下按 鍵 3 是 否按 下時 間 設(shè) 定 鬧 鈴 設(shè) 定切 換 對 應(yīng) 菜單增 加 相 應(yīng) 值YNNYYYNY按 鍵 掃 描 子函 數(shù)松 手 檢 測松 手 檢 測鬧 鈴 標(biāo) 志 位清 零Yg F u n c t i o n c ou n t = 0按 鍵 4 是 否按 下Yg F u n c t i o n co u n t = = 2 ？g F u n c t i o n c ou n t = = 3 ？N Ng F u n c t i o n c ou n t = = 1 ？Ng F u n c t i o n c o u n t= = 0 amp。 amp。 B e e p = = 0 ？g F u n c t i o n c ou n t + +N清 除 屏 幕 顯示松 手 檢 測減 少 相 應(yīng) 值 松 手 檢 測N結(jié) 束g F u n c t i o n c ou n t = = 4 ？N重 置 時 間Y圖 按鍵掃描程序流程圖 鍵盤掃描程序流程圖如圖 所示，當(dāng)進入到按鍵掃描子函數(shù)后，首先判斷按下的是哪個按鍵，如果是按鍵 1 的話，則檢測單片機是否處于鬧鐘的觸發(fā)狀態(tài)，是的話，將鬧鐘標(biāo)志位清 0，不是 0 的話，那么變量 gFunctioncount加 1，進入時鐘設(shè)置界面，如果是的話重新檢測按鍵，如果是按鍵 2的話，則用于選定不同的所需的時間參數(shù)，按鍵 3和按鍵 4實現(xiàn) 時間參數(shù)的確定，如果仍然是按鍵 1 時，則變量 gFunctioncount 加 1，進入鬧鐘設(shè)置模式，此時通過按鍵確定并設(shè)置鬧鐘參數(shù)。繼續(xù)按鍵 1，則 gFunctioncount加 1，進入復(fù)位模式，按下確認(rèn)鍵，則使當(dāng)前時間參數(shù)全部復(fù)位。并且 gFunctioncount 清 0，以及清除屏幕顯示，最后跳出設(shè)置功能。按鍵 2的功能是切換對應(yīng)菜單，按鍵 3是用于增加相應(yīng)值，按鍵 4是用于減少相應(yīng)值。 15 調(diào) 用 自 定 義字 庫設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？結(jié) 束 圖 LCD1602 初始化子程序函數(shù)流程圖 LCD1602 子 程序函數(shù)流程圖如圖 所示，首先先調(diào)用液晶自定義的字庫，設(shè)置好 DDRAM 地址后在第一行顯示，根據(jù)程序中的數(shù)據(jù)，設(shè)置顯示數(shù)據(jù)的首地址，并設(shè)置循環(huán)量，在循環(huán)過程中不斷的取字符代碼直到終止，第二行的顯示過程同理，兩行顯示完畢后便結(jié)束子程序 16 開 始初 始 化DS18B20發(fā) 送 跳 過 ROM命 令 到DS18B20發(fā) 送 溫 度 轉(zhuǎn)換 命 令等 待 轉(zhuǎn) 換 完成初 始 化DS18B20發(fā) 送 跳 過 ROM命 令 到 18B20讀 取 溫 度 值到 緩 沖 區(qū)調(diào) 用 溫 度 處理子 程 序結(jié) 束 圖 溫度傳感器 DS18B20 溫度檢測子程序流程圖 溫度傳感器 DS18B20 溫度檢測子程序流程圖如圖 所示， 進入溫度讀取子函數(shù)時，首先初始化 DS18B20 溫度傳感器的參數(shù)，單片機發(fā)送跳過 ROM 命令給 DS18B20，然后發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令并且延時一定時間等待轉(zhuǎn)換完畢，等轉(zhuǎn)換完畢后單片機在再次初始化 DS18B20，發(fā)送跳過 ROM 命令，溫度到緩沖區(qū)，最終溫度處理子程序調(diào)用達到存儲實時溫度的目的。 程序設(shè)計原理 軟件設(shè)計是基于硬件設(shè)計的基礎(chǔ)之上，首先要明確硬件設(shè)計的原理，區(qū)分哪些是需要硬件設(shè)計的，哪些是軟件設(shè)計的范疇，軟件設(shè)計要明確設(shè)計內(nèi)容的真正目的，設(shè)計程序最好要簡單明了，盡量減少多余的冗余信息，減少 CPU 的負(fù)擔(dān)。 17 軟件分析方面的任務(wù)是軟件設(shè)計的一個總體規(guī)劃。 從軟件的功能的角度可以分為兩大類：一類 是在軟件的設(shè)計，可以完成各種實質(zhì)性的功能，如測量，計算，顯示，打印，導(dǎo)出控制和通信，以及其他的監(jiān)控軟件，其目的是作為軟件調(diào)度軟件的組織來執(zhí)行模塊的作用和運作之間的關(guān)系。這兩種類型的軟件設(shè)計方法都有其自身的特點，專注于算法的軟件設(shè)計，不斷提高軟件完成功能效率，以及與之密切相關(guān)的硬件，都有不斷變化的可能性，關(guān)鍵就在于我們設(shè)計者是怎么進行操作的。 軟件需求分析的任務(wù)，應(yīng)該將執(zhí)行模塊一一的列表，定義每個執(zhí)行模塊的輸入和輸出，并繪制了相應(yīng)的程序流程圖，并制定可執(zhí)行模塊的引腳和功能 。 18 硬件調(diào)試 在制作硬件電路之前，我們先根據(jù)實際需要的功能劃分硬件模塊，并且在 PROTEL 里面畫出其硬件原理圖和 PCB 圖，檢查無誤后開始先在萬用板上焊接，調(diào)試無誤后在腐蝕板上制作焊接。 在本萬年歷的硬件調(diào)試中遇到過許多常見的問題，現(xiàn)在回想這類問題，只要在當(dāng)時認(rèn)真一些，多思考，多查下資料，這些問題都是可以避免的，以下為主要的問題： 問題 1：剛開始的時候以為單片機 I/O 口可以直接驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲響，后來調(diào)試了很久都不能發(fā)出聲音。 解決：經(jīng)過多方面的查找相關(guān)資料，如進入圖書館查找歷年來的設(shè)計資 料，或者進入相關(guān)資源的數(shù)據(jù)庫，或者在商家處尋求相關(guān)芯片的 PDF 資料文件，最終我知道了單片機的 I/O 口給蜂鳴器提供不了足夠的驅(qū)動電流，所以我們采用三極管放大器來將電流放大，用以驅(qū)動蜂鳴器工作，實驗證明，把三極管放大器加在系統(tǒng)上后蜂鳴器就可以正常工作，發(fā)出聲音了。 問題 2：單片機一直讀取 DS18B20 的溫度總是錯誤，顯示的時候不是亂碼就是總顯示 24 攝氏度或者 85。 解決 : 經(jīng)過查找芯片手冊，知道 DS18B20 的輸出端是漏極開路結(jié)構(gòu)，需要加上拉電阻才能讀取數(shù)據(jù)正常 . 問題 3：本設(shè)計要實現(xiàn)語言實時報時，但是在用萬 用版做出來的時候，不管怎么做，都沒有語音發(fā)出聲音。 解決：剛開始懷疑是對語音芯片設(shè)計有問題，但是通過查找芯片手冊，發(fā)現(xiàn)對于語言報時模塊中的核心芯片設(shè)計沒有任何問題，接著懷疑是程序方面有問