【文章內(nèi)容簡介】 每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(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）。 實時時鐘模塊電路 從古代的滴漏更鼓到近代的機械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時鐘，為了準確的測量和記錄時間，人們一直在努力改進計時工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動了計時的精確性和可靠性。在單片機構(gòu)成的裝 置中，實時時鐘是必不可少的部件。 目前常用的實時時鐘，很多采用單片機的中斷服務(wù)來實現(xiàn)，這種方式一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許；有的則使用并行接口的時鐘芯片，如 MC14681DS12887 等，它們雖然能滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復(fù)雜，占用地址、數(shù)據(jù)總線多，芯片體積大，占用空間多，給其它設(shè)計帶來諸多不便。 本設(shè)計選取串行接口時鐘芯片 DS1302 與單片機同步通信構(gòu)成數(shù)字時鐘電路，如圖 。其簡單 的三線接口能為單片機節(jié)省大量資源， DS1302 的后背電源及對后背電源進行涓細電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點解決了目前常用的實時時鐘所無法解決的問題。該時鐘電路強大的功能和優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中，尤其是某些自動化控制、長時間無人看守的測控系統(tǒng)等對時鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價值。 11 圖 DS1302 與單片機接口電路 溫度傳感器模塊 溫度傳感器簡介 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點 [6]: 只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 在 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。 實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 測量溫度范圍在－ 到 ＋ 之間。 數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9位到 12位選擇。 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 其引腳功能描述見表 。 表 DS18B20 詳細 引腳功能描述 序 號 名 稱 引腳功能描述 1 GND 地信 號 2 DQ 數(shù)字輸入輸出引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當使用寄生電源時 ,可向電源提供電源 3 VDD 可選擇的 VDD引腳 ,當工作于寄生電源時 ,該引腳必須接地 64 位 ROM 存儲器件獨一無二的序列號。暫存器包含兩字節(jié)（ 0和 1 字節(jié)）的溫度C3 VCC Y2 CRYSTAL VCC 8 IO 6 X1 2 X2 3 SCLK 7 VCC2 1 RST 5 DS1302 P31 P32 P33 12 寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。暫存器還提供一字節(jié)的上線警報觸發(fā)（ TH）和下線警報觸發(fā)（ TL）寄存器（ 2和 3字節(jié)），和一字節(jié)的配置寄存器（ 4字節(jié)），使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精 度。暫存器的 6 和 7 字節(jié)器件內(nèi)部保留使用。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼 （ CRC ）。 DS18B20 加電后，處在空閑狀態(tài)。要啟動溫度測量和模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，處理器須向其發(fā)出 Convert T [44h] 命令；轉(zhuǎn)換完后， DS18B20 回到空閑狀態(tài)。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的 16bit 補碼存儲在溫度寄存器中的 [7]。 符號位說明溫度是正值還是負值，正值時 S=0，負值時 S=1。 訪問 DS18B20 必須嚴格遵守這一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂，DS18B20 都不會響應(yīng)主機（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個命令，在這兩個命令后，主機都必須返回到第一步）。 a．初始化： DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個初始化序列開始。由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當 DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機的應(yīng)答脈沖時，即向主機表明它已處在總線上并且準備工作。 b. ROM 命令 [8]： ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 ，每個 ROM 命令都是 8 bit長。 表 ROM 命令 指令 協(xié)議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 中的編碼 (即 64 位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址，為操作各器件作好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個 DS18B20工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后， 只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為 500ms(典型為 200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中 讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后， 13 傳達兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 4 字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM 中 重調(diào)E2PROM 0B8H 將 E2PROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送“ 0”，外部供電時 DS18B20發(fā)送“ 1” 溫度傳感器模塊電路 基于 DS18B20 多點溫度測量系統(tǒng)以 AT89C51 為中心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用 C 語言進行程序設(shè)計 . DS18B20 是智能溫度傳感器，它的輸入 /輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機發(fā)送的命令，根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機。主機按照通信協(xié)議用一個 IO 口模擬 DS18B20 的時序，發(fā)送命令（初始化命令、 ROM 命令、功能命令）給 DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點的溫度。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過鍵盤設(shè)置各點溫度的上限值，當某點溫度超過設(shè)置值時，報警器開始報警，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 每個 DS18B20 有自己的序列號，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了 4 個DS18B20，通過 CRC 校驗，對各個 DS18B20 的 ROM 進行尋址，地址符合的 DS18B20 才作出響應(yīng)，接收主機的命令，向主機發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。采用這種 DS18B20 尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡單，圖 所示。 1G N D2DQ3V D D18B 20V C C10 圖 18B20 與單片機的連接電路 14 液晶顯示模塊 液晶顯示屏簡介 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616點陣的漢字?？赏瓿蓤D形顯示。電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點 陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊 [9]。 圖 LCD 結(jié)構(gòu)尺寸 基本特性 : 低電源電壓（ VDD:++） 顯示分辨率 :12864 點 內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點陣漢字 (簡繁體可選 ) 內(nèi)置 128 個 168 點陣字符 2MHZ 時鐘頻率 顯示方式： STN、半透、正顯 驅(qū)動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS 15 視角方向： 6 點 背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 通訊方式 ：串行、并口可選 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓 無需片選信號，簡化軟件設(shè)計 工作溫度 : 0℃ +55℃ , 存儲溫度 : 20℃ +60℃ 控制器接口信號說明：如表 , 表 RS 和 R/W 的配合選擇決定控制界面的 4 種模式 RS R/W 功能說明 L L MPU 寫指令到指令暫存器（ IR） L H 讀出忙標志（ BF）及地址記數(shù)器（ AC）的狀態(tài) H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（ DR） H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（ DR）中讀出數(shù)據(jù) 表 E 信號 E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果 高 —— 低 I/O 緩沖 —— DR 配合 /W 進行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR—— I/O 緩沖 配合 R 進行讀數(shù)據(jù)或指令 低 /低 —— 高 無動作 忙標志 :BF。 BF 標志提供內(nèi)部工作情況 .BF=1 表示模塊在進行內(nèi)部操作 ,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù) .BF=0 時 ,模塊為準備狀態(tài) ,隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。 利用 STATUS RD 指令 ,可以將 BF 讀到 DB7 總線 ,從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài)。 字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM）：字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM）提供 8192 個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制 。 DFF=1 為開顯示（ DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上， DFF=0 為關(guān)顯示（ DISPLAY OFF)。 DFF 的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF 和 RST信號控制的 [10]。 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM）：模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù) RAM 提供 642 個位元組的空間，最多可控制 4行 16 字（ 64 個字）的中文字型顯示，當寫入顯示數(shù)據(jù) RAM 時，可分別顯示 CGROM與 CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型 (16*8)、 CGRAM字型及 CGROM 的中文字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫入的編碼選擇，在0000H— 0006H 的編碼中（其代碼分別是 0000、 000 000 0006 共 4 個）將選擇 CGRAM的自定義字型， 02H— 7FH 的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于 A1 以上的編碼將 16 自動的結(jié)合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼 BIG5（ A140— D75F）， GB（ A1A0F7FFH）。 字型產(chǎn)生 RAM(CGRAM)：字型產(chǎn)生 RAM 提供圖象定義 (造字 )功能 , 可以提供四組1616 點的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型自行定義到 CGRAM 中，便可和 CGROM 中的定義一樣地通過 DDRAM 顯示在屏幕中。 地址計數(shù)器 AC[11]：地址計數(shù)器是用來貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入 DDRAM/CGRAM 的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當 RS 為 “0” 時而 R/W 為 “1” 時，地址計數(shù)器的值會被讀取到DB6—— DB0 中。 光標 /閃爍控制電路：此模塊提供硬體光標及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定 DDRAM 中的光標或閃爍位置。 液晶顯示模塊電路 液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯 示內(nèi)容豐富、模塊化、接口電路簡單等諸多優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。液晶顯示模塊分字符型和點陣型兩種 ,前者只能顯示常用的字符 ,點陣型液晶顯示模塊除顯示字符外還能顯示各種圖形和漢字。 如圖 所示，為液晶顯示屏與單片機的連接電路圖。 VR14VOUT16REB2AD3RW E5D06D17D28D410D511D612D713VDD1GND15D39L C DYJC4 VOUTRES1AD R WE D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8V C CV O U TR 圖 液晶顯示屏與單片機的連接電路 鍵盤輸入模塊 一般具有人機對話的單片機系統(tǒng)少不了會有鍵盤。本設(shè)計采用 四 個按鍵，最佳的接口方案是獨立式接法，即每一個 I/O 口上只接一個按鍵， 按鍵 的另一端接地。 獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機 I/O 口讀取口的電