【文章內(nèi)容簡介】 每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 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(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）、 FFH（讀）。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路 從古代的滴漏更鼓到近代的機(jī)械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時(shí)鐘，為了準(zhǔn)確的測量和記錄時(shí)間，人們一直在努力改進(jìn)計(jì)時(shí)工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動(dòng)了計(jì)時(shí)的精確性和可靠性。在單片機(jī)構(gòu)成的裝 置中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘是必不可少的部件。 目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，很多采用單片機(jī)的中斷服務(wù)來實(shí)現(xiàn)，這種方式一方面需要采用計(jì)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(fèi)單片機(jī)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(shí)鐘芯片，如 MC14681DS12887 等，它們雖然能滿足單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求，但是這些芯片與單片機(jī)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(jì)帶來諸多不便。 本設(shè)計(jì)選取串行接口時(shí)鐘芯片 DS1302 與單片機(jī)同步通信構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路，如圖 。其簡單 的三線接口能為單片機(jī)節(jié)省大量資源， DS1302 的后背電源及對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時(shí)間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點(diǎn)解決了目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘所無法解決的問題。該時(shí)鐘電路強(qiáng)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(dòng)化控制、長時(shí)間無人看守的測控系統(tǒng)等對(duì)時(shí)鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價(jià)值。 11 圖 DS1302 與單片機(jī)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(jì)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(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)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(jì)，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) [6]: 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。 測量溫度范圍在－ 到 ＋ 之間。 數(shù)字溫度計(jì)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(xì) 引腳功能描述 序 號(hào) 名 稱 引腳功能描述 1 GND 地信 號(hào) 2 DQ 數(shù)字輸入輸出引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當(dāng)使用寄生電源時(shí) ,可向電源提供電源 3 VDD 可選擇的 VDD引腳 ,當(dāng)工作于寄生電源時(shí) ,該引腳必須接地 64 位 ROM 存儲(chǔ)器件獨(dú)一無二的序列號(hào)。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(chǔ)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(bào)觸發(fā)（ TH）和下線警報(bào)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(dòng)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(hào)位的 16bit 補(bǔ)碼存儲(chǔ)在溫度寄存器中的 [7]。 符號(hào)位說明溫度是正值還是負(fù)值，正值時(shí) S=0，負(fù)值時(shí) S=1。 訪問 DS18B20 必須嚴(yán)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(huì)響應(yīng)主機(jī)（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個(gè)命令，在這兩個(gè)命令后，主機(jī)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(gè)初始化序列開始。由主機(jī)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(dāng) DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。 b. ROM 命令 [8]： ROM 命令通過每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 ，每個(gè) 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(duì)應(yīng)的DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)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(gè) 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(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)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(dá)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(shí) DS18B20 發(fā)送“ 0”，外部供電時(shí) DS18B20發(fā)送“ 1” 溫度傳感器模塊電路 基于 DS18B20 多點(diǎn)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(tái)，用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì) . 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(jī)發(fā)送的命令，根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè) IO 口模擬 DS18B20 的時(shí)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(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，可以通過鍵盤設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 每個(gè) DS18B20 有自己的序列號(hào)，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了 4 個(gè)DS18B20，通過 CRC 校驗(yàn)，對(duì)各個(gè) DS18B20 的 ROM 進(jìn)行尋址，地址符合的 DS18B20 才作出響應(yīng)，接收主機(jī)的命令，向主機(jī)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(jī)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(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) 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(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616點(diǎn)陣的漢字?？赏瓿蓤D形顯示。電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn) 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(jià)格也略低于相同點(diǎn)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(diǎn) 內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字 (簡繁體可選 ) 內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符 2MHZ 時(shí)鐘頻率 顯示方式： STN、半透、正顯 驅(qū)動(dòng)方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS 15 視角方向： 6 點(diǎn) 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(fù)壓 無需片選信號(hào)，簡化軟件設(shè)計(jì) 工作溫度 : 0℃ +55℃ , 存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 控制器接口信號(hào)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(biāo)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(hào) E 狀態(tài) 執(zhí)行動(dòng)作 結(jié)果 高 —— 低 I/O 緩沖 —— DR 配合 /W 進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR—— I/O 緩沖 配合 R 進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令 低 /低 —— 高 無動(dòng)作 忙標(biāo)志 :BF。 BF 標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況 .BF=1 表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作 ,此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù) .BF=0 時(shí) ,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài) ,隨時(shí)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(yàn)?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(gè)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(hào)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(gè)位元組的空間，最多可控制 4行 16 字（ 64 個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù) RAM 時(shí)，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(gè)）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(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)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(diǎn)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(jì)數(shù)器 AC[11]：地址計(jì)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(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng) RS 為 “0” 時(shí)而 R/W 為 “1” 時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會(huì)被讀取到DB6—— DB0 中。 光標(biāo) /閃爍控制電路：此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來指定 DDRAM 中的光標(biāo)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(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。液晶顯示模塊分字符型和點(diǎn)陣型兩種 ,前者只能顯示常用的字符 ,點(diǎn)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(jī)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(jī)的連接電路 鍵盤輸入模塊 一般具有人機(jī)對(duì)話的單片機(jī)系統(tǒng)少不了會(huì)有鍵盤。本設(shè)計(jì)采用 四 個(gè)按鍵，最佳的接口方案是獨(dú)立式接法，即每一個(gè) I/O 口上只接一個(gè)按鍵， 按鍵 的另一端接地。 獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電