【文章內(nèi)容簡介】 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。于市面上大部分的字符型液晶。 管腳功能 圖 22： LCD1602 引腳圖 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地 電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 11 指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 芯片 DS1302 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM 通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒分時(shí)日日期月年的信息每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。 工作原理 DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線 1 RES 復(fù)位 2 I/O 數(shù)據(jù)線 3 SCLK串行時(shí)鐘時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信 DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。 DS1302 的管腳描述如表 21 所示 。 表 21 DS1302 管腳 X1 X2 晶振管腳 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時(shí)鐘 Vcc1 Vcc2 電源供電管腳 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 12 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302的引腳排列 ,其中 Vcc1為后備電源， VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2兩者中的較大 者供電。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1+， Vcc2給 DS1302供電。當(dāng) Vcc2小于 Vcc1時(shí)， DS1302由 Vcc1供電。 X1和 X2是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 工作原理 DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與 DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20測溫原理如圖 3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩 頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)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(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程 中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 13 引腳定義 (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 圖 23DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 14 第三章 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子時(shí)鐘至少包括秒信號發(fā)生器、時(shí)間顯示電路、按鍵電路、供電電路等 四部分，另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集溫度，所以還需要溫度采集 電路 ，硬件電路框圖如 圖 31。 圖 31 硬件電路框圖 該系統(tǒng)使用 AT89C52 單片機(jī)為核心 微控制器 ，通過讀取時(shí)鐘日歷芯片DS1302 和溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)，完成電子時(shí)鐘的主要功能 ——時(shí)鐘 /日歷和環(huán)境溫度采集，使用 比較 直觀的 LCD1602 顯示，同時(shí)顯示年月日，星期，時(shí)分秒 以及環(huán)境溫度值。鍵盤是為了完成時(shí)鐘 /日歷的校準(zhǔn)。整個(gè)電路使用了 +5V電源供電 。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51單 片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 31 所示 ,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路 ,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電 AT89S52 LCD1602 顯示器 DS1302 時(shí)鐘 溫度傳感器DS18B20 鍵盤 +5V 電源 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 15 源端。 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用有 DS1302 串行時(shí)鐘芯片作為主時(shí)鐘電路，該電路使用單獨(dú)的 的晶振和單獨(dú)的電源供電，減小主控的負(fù)擔(dān)。電路圖如圖 33 所示 。 圖 33 時(shí)鐘電路 溫度采集模塊的設(shè)計(jì) 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(diǎn)，此類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用Ｐ 與 DS18B20 的 I/O 口連接加一個(gè)上拉電阻 ,Vcc 接電源 ,Vss 接地。電路圖如圖 34所示 。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 16 圖 34 溫度采集電路 LCDM1602 顯示模塊設(shè)計(jì) 圖 35 LCD 顯示電路 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 17 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) C51單片機(jī)可以應(yīng)用匯編語言和 C語言進(jìn)行編程 。 匯編語言與機(jī)器語言指令一一對應(yīng) ,所以用匯編語言編寫的程序在單片機(jī)里運(yùn)行起來效率較高 。 C語言程序可讀性高 ,更便于理解 ， 本設(shè)計(jì)采用 C語言編程 [11]。 主程序設(shè)計(jì) 第一次上電 ,系統(tǒng)先進(jìn)行初始化 ,LCD顯示初始時(shí)間 “ 03:25:00” ,并開始走時(shí) ,初始日期為 “ 20xx430”。 單片機(jī)依次開始調(diào)用 DS1302子程 序， DS18B20子程序，鍵盤子程序返回開頭循環(huán)運(yùn)行 [3]。 主序流程圖如圖 41。 圖 41主序流程圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序設(shè)計(jì) 該程序主要實(shí)現(xiàn)對 DS1302寫保護(hù)、充電，對年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等寄存的讀寫操作。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關(guān)中斷指令，因?yàn)樵诖型ㄩ_始 初始化 顯示子程序 DS1302 子程序 DS18B20 子程序 延時(shí)程序 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 18 信時(shí)對時(shí)序要求比較高，而且在此是用 單片機(jī)內(nèi)部 軟件模擬串行時(shí)鐘脈沖， 并由I/O口 輸出， 所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷，其流程圖如圖 42。 DS1302每次上電 后 會(huì) 自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位 7置位 0，時(shí)鐘才開始計(jì)時(shí)。如果 DS1302一直沒有掉電則不會(huì)存在此問題。 在進(jìn)行寫操作時(shí)，需要先解除寫保護(hù)寄存器的 “禁止 ”狀態(tài)。當(dāng)用多字節(jié)模式進(jìn)行操作時(shí)，必須寫夠 8個(gè)字節(jié)。 圖 42 對 DS1302操作流程圖 環(huán)境溫度采集子程序設(shè)計(jì) DS18B20是 1wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來對讀寫數(shù)據(jù)提出嚴(yán)格的時(shí)序要求， AT89C51單片機(jī)并不支持單線傳輸。因此，必須采用軟件 的方法來模擬單線的協(xié)議時(shí)序 [6]。 主機(jī)操作單線器件 DS18B20必須遵循下面的順序。 ； ROM操作命令 ； ； 。 開始 初始化 寫入時(shí)鐘初值 開始計(jì)時(shí) 讀出數(shù)據(jù) 返回 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 19 實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 如圖 43。 圖 43 對環(huán)境溫度采集轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 開始 初始化DS18B20 發(fā)起 Skip Rom 命令 發(fā)起 Convert 命令 延時(shí) 1s 等待溫度轉(zhuǎn)換完成 初始化DS18B20 應(yīng)答脈沖否？ 發(fā)起 Read Scrarcpad 命令 讀低 8 位字節(jié) TL 數(shù)據(jù) 讀高 8 位字節(jié) TH 數(shù)據(jù) 發(fā)出報(bào)警信號 是否超出設(shè)置溫度范圍 應(yīng)答脈沖否？ 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 20 按鍵子程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)對鍵盤掃描的方法有隨機(jī)掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式。 在隨機(jī)掃描方式中， CPU完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根 據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的操作，在執(zhí)行鍵盤按鍵規(guī)定的功能中不理踩鍵盤輸入。 定時(shí)掃描方式與隨機(jī)掃描方式基本相同，只是利用 CPU內(nèi)的定時(shí)中斷，每隔一定時(shí)間掃描有無按鍵按下，鍵盤反應(yīng)速度快，在處理按鍵功能過程中，可以通過鍵盤命令進(jìn)行干預(yù)，如取消、暫停等操作。 前兩種掃描方式均會(huì)占用 CPU大量時(shí)間，不管有沒有鍵入操作， CPU總要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行掃描，這對于單片機(jī)控制系統(tǒng)是很不利的。 由于本設(shè)計(jì)中 AT89C51 單片機(jī)在系統(tǒng)中的主要任務(wù)是接收 DS1302 和 DS18B20 的數(shù)據(jù)并送出顯示，完成時(shí)鐘 /日歷和日期 /溫度的控 制， 89C51 單片機(jī)完全有能力完成以上工作，所以采用隨機(jī)掃描方式，系統(tǒng)也能夠正常運(yùn)行。 無錫科技職業(yè)學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于液晶顯示的萬年歷 21 第五章 測試結(jié)果分析與結(jié)果 測試結(jié)果分析 （ 1） 在測試中遇到 LEDLCD1602 不顯示 分析 :首先使用試測儀對電路進(jìn)行測試 ,觀察是否存在漏焊 ,虛焊 ,或者元件損壞。再接著研究程序的時(shí)序圖是否正確。最后發(fā)現(xiàn)程序時(shí)序方面出了點(diǎn)小錯(cuò)。修改后就把問題解決了 （ 2） 測試中遇到調(diào)時(shí)間調(diào)到 2057 年后跳到 20xx 年 分析 :認(rèn)真研究時(shí)鐘芯片的 Datasheet發(fā)現(xiàn) ,對年的