【文章內(nèi)容簡介】 2引腳結(jié)構(gòu) 第一腳： VCC2 備用電源正。 第二和第三腳： X X2 晶振的介入引腳。 第四腳： GND 電源地。 第五腳： /RST 復(fù)位引腳，低電平有效。 第六腳： I/O 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 第七腳： SCLK 串行時(shí)鐘輸入引腳。 第八腳： VCC1 工作電源正極 2) DS1302 的寄存器 DS1302 共有 12 個(gè) 寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見 表 22 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC 2 X1 X2 GND VCC 1 SCL K I/O RST 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 9 表 22 DS1302的寄存器 寄存器 名稱 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 0— 59 CH 秒十位 秒個(gè)位 分寄存器 82H 83H 0— 59 0 分十位 分個(gè)位 時(shí)寄存器 84H 85H 0— 23或 0— 12 T 0 10 時(shí) 時(shí)個(gè)位 AP 日寄存器 86H 87H 0— 28,29， 30,31 0 0 日十位 日個(gè)位 月寄存器 88H 89H 1— 12 0 0 0 月 月個(gè)位 周寄存器 8AH 8BH 1— 7 0 0 0 0 0 星期 年寄存器 8CH 8DH 0— 99 年十位 年個(gè)位 溫度傳感器 DS18B20 的介紹 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫， 機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 DS18B20 主要由三部分組成： 64 位的只讀存儲(chǔ)器；溫度傳感器；高速暫存寄存器和 非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者 包括 高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL、結(jié)構(gòu)寄存器 和 配置寄存器 ，其中 8位的配置寄存器的第 6和第 7位來設(shè)置分辨率。 圖 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 10 芯片的封裝主要有 3個(gè)引腳： GND:接地。 I/O:數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 VDD:外接電源輸入端。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 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(hào)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(hào)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(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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 。 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬件與軟件設(shè)計(jì) 11 第三章 電路的硬件與軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)為主控芯片。 AT89S52 單片機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器， I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分構(gòu)成。圖 為單片機(jī)控制電路 圖 這里選用的單片機(jī)為 AT89S52，晶振采用 12M 晶振。在這里需要指出的是并且需要注意的是， AT89S52 的 EA 必須接高電平，單片機(jī)才能正常工作。 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 12 圖 AT89S52 系列的單片機(jī)的時(shí)鐘方式分為內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式就是在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 的兩引腳外接晶振，就夠成了自激振蕩器在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。外部時(shí)鐘方式是把外部已經(jīng)有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)部。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間。 在本設(shè)計(jì)中采用的是外部時(shí)鐘方式，用一個(gè) 晶振和兩個(gè) 瓷片電容組成，為單片機(jī)提 供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，其中兩個(gè)瓷片電容起微調(diào)作用 .圖 為時(shí)鐘電路 若時(shí)鐘芯片 DS1302 采用的晶振是 ，與單片機(jī)不同的是，其晶振不用接電容和地。其中 腳接晶振。 1 腳接主電源， 8 腳接備用電源， 4腳接地。為了使電源穩(wěn)定，在主電源處并接一個(gè) 的電容。 DS1302 有涓電流功能，能夠在主電源和備用電源同時(shí)工作時(shí)給備用電源充電，在實(shí)際工作中，這樣會(huì)使得芯片發(fā)燙發(fā)熱，為了防止芯片損壞，在備用電源處串接一個(gè)穩(wěn)壓二極管 4148，也可以選擇在程序里面關(guān)閉涓電流充電功能。在這里需要指出的是，如果備用電池能夠充電 ，建議開啟充電功能，并且不串接二極管。備用電池?zé)o法充電，強(qiáng)烈建議關(guān)閉涓電流充電功能，或者在備用電池正極串接一個(gè)二極管。在本次設(shè)計(jì)中為了雙重保險(xiǎn)，在程序里面既關(guān)閉了涓電流充電功能并且在備用電池正極端當(dāng)串上了二極管。主電源高于備用電源 時(shí)，芯片有主電源供電，當(dāng)備用電源高于主電源時(shí)，芯片由備用電源供電。采用備用電源，這樣使得當(dāng)不使用臺(tái)燈時(shí)，關(guān)閉電源后，時(shí)鐘芯片仍然繼續(xù)工作，同步并保存時(shí)間，使得任何時(shí)候打開臺(tái)燈都能看到準(zhǔn)確的時(shí)間。 5， 6， 7腳接單片機(jī) IO 口 , ,。因?yàn)?AT89S52除了 P0 口內(nèi)部用上拉電阻之外其他 I/O 口均沒有，所以在 5,6,7 腳上要接上 10k的上拉電阻。 程序設(shè)計(jì)思路 首先對(duì) DS1302 進(jìn)行初始化，禁止寫入保護(hù)，允許寫入，設(shè)置二十四小時(shí)格淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 13 式。設(shè)計(jì)對(duì) DS1302 進(jìn)行字操作函數(shù)，進(jìn)行字讀操作和寫讀操作，進(jìn)行字操作通常是通過移位的方式寫入或讀出數(shù)據(jù)。然后設(shè)根據(jù)字操作函數(shù)計(jì)對(duì) DS1302 進(jìn)行指定地址的操作函數(shù)，采用對(duì)指定地址進(jìn)行讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)。其中 DS1302 里面的數(shù)據(jù)是以 BCD 碼形式存儲(chǔ)的，在進(jìn)行讀數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)時(shí)要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣才能最后顯示出正確的時(shí)間。然后設(shè)計(jì)顯示函數(shù)，把 讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換在液晶上顯示。其中里面的時(shí)間日期均采用數(shù)組的形式保存，但是顯示時(shí)時(shí)一位一位顯示，將還要將數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行取余或取整，得出時(shí)間每一位的數(shù)據(jù)，才能方便的寫入 DS1302 里面有涓電流功能，為了防止芯片在工作時(shí)發(fā)熱發(fā)燙，最好是在程序中加上禁止涓電流功能。也可以在備用電源處串聯(lián)一個(gè)二極管，防止電流倒流。 顯示電路的設(shè)計(jì) 液晶顯示部分，采用的是 1602A，其接法與普通的 1602 接法相同。 1,2 腳接電源和地， 3腳接電位器來調(diào)節(jié)液晶顯示器的亮度， 4， 5,6 腳接 ,， 。714 腳接 P0 口。 15 腳接背光電源， 16 腳接地。需要注意的時(shí)，在測試過程中，有時(shí)候發(fā)現(xiàn)液晶不亮，沒有顯示，其中多半原因在于遺漏了背光電源。 程序設(shè)計(jì)思路 首先設(shè)計(jì)對(duì) 1602 檢測是否為忙子函數(shù)，然后設(shè)計(jì)對(duì) 1602 進(jìn)行寫命令指令子函數(shù)和對(duì) 1602 進(jìn)行寫數(shù)據(jù)子函數(shù)。并對(duì)其設(shè)計(jì)初始化函數(shù)。并且為了更好的為之后時(shí)鐘調(diào)節(jié)和鬧鐘設(shè)置服務(wù)，并設(shè)計(jì)一個(gè)反白子函數(shù)，對(duì)指定地方進(jìn)行兩位進(jìn)行寫空格，由于指令和按鍵的延時(shí)原因，反白的效果將會(huì)是閃爍效果。雖然也可以直接調(diào)用液晶 1602 里面的開光標(biāo)和開閃爍指令來 實(shí)現(xiàn)指定地方閃爍，但是由于開了光標(biāo)之后， 1602 上面的數(shù)據(jù)顯示就會(huì)不清晰，再加上閃爍，從實(shí)際測試中得到的效果數(shù)據(jù)將會(huì)很模糊不清，無法辨認(rèn)，從而在按鍵調(diào)節(jié)時(shí)無法看到當(dāng)前實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)時(shí)間修正和鬧鐘設(shè)置帶來不便。圖 為顯示電路 圖 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 14 溫度測試電路的設(shè)計(jì) 圖 由于 DS18B20 溫度傳感器集成度很高，封裝簡單， 1 腳接電源， 2 腳數(shù)據(jù)線接 ， 3腳接地。 程序設(shè)計(jì)思路 首先設(shè)計(jì)初始化函數(shù)，然后設(shè)計(jì)讀 DS18B20 數(shù)據(jù)和對(duì) DS18B20 寫數(shù)據(jù)的子函數(shù)，再寫出從 DS18B20 讀取溫度并轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的函數(shù)，最后設(shè)計(jì)出顯示溫度的函數(shù)。 鬧鐘電路的設(shè)計(jì) 圖 鬧鐘模塊比較簡單，采用普通的蜂鳴器有三極管來驅(qū)動(dòng)，為了使工作功率更高一點(diǎn)，這里的三極管采用的是 8550。后面的 LED 燈得驅(qū)動(dòng)也是采用的 8550。 關(guān)于蜂鳴器對(duì)其所接 IO 口進(jìn)行寫 0 就能實(shí)現(xiàn)其蜂鳴，但程序中往往需要對(duì)其寫 0 和 1并在其中加一段延時(shí)，制作成鬧鐘的鈴聲。關(guān)于鬧鐘，首先設(shè)置鬧鐘的函數(shù)，由數(shù)組來存儲(chǔ)鬧鐘的值，當(dāng)鬧鐘里面的小時(shí)和分鐘與當(dāng)前 DS1302 里面的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)候，調(diào)用鬧鐘函數(shù)，鬧鐘的精確 位為分鐘，鬧鐘鈴聲也為一分鐘。 這里的鬧鐘也有兩種方案，方案一：采用單片機(jī)音樂；方案二：采用普通的滴滴鬧鈴聲。 方案一優(yōu)點(diǎn)：音樂聲更悅耳 缺點(diǎn)：需要更多的程序編程，單片機(jī)播放音樂淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 15 時(shí)，是每一個(gè)音符一個(gè)一個(gè)播放，音樂存儲(chǔ)形式是數(shù)組形式，進(jìn)入播放之后，比較難以跳出，除非采用中斷，可能造成 1602A 刷新延時(shí)，造成數(shù)據(jù)無法及時(shí)更新。 方案二優(yōu)點(diǎn)：程序?qū)崿F(xiàn)簡單，可以從任何時(shí)間跳出 缺點(diǎn)：鈴聲單一，不悅耳。 綜合比較采用方案二更為簡單實(shí)用，本設(shè)計(jì)采用方案二。 按鍵電路的設(shè)計(jì) 圖 S3， S4， S5 按鍵是用來調(diào)節(jié)時(shí)鐘和鬧鐘。按鍵均采用低電平有效連接方式。 程序設(shè)計(jì)思路 按鍵中用來設(shè)置鬧鐘時(shí)間和修正時(shí)間。 S3 和 S4 用來設(shè)置修正時(shí)間， S4 和S5 用來設(shè)置鬧鐘。當(dāng)檢測到 S3 有按鍵按下時(shí)，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù) count，每當(dāng)有有效按鍵按下時(shí)， count 就加 1，一直加到 6，因?yàn)橛心暝氯諘r(shí)分秒六個(gè)需要調(diào)節(jié)的參數(shù)，一個(gè) count 的值對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)一個(gè)時(shí)間單位，當(dāng)在一個(gè) count 下時(shí)，如有檢測到 S4 按鍵有效值，將對(duì)對(duì)應(yīng)的時(shí)間單位進(jìn)行加一操作，并調(diào)用 LCD 里面的反白函數(shù)，因?yàn)榇嬖谝欢ǖ闹噶畹难訒r(shí)，所以反白為閃爍效果，這 樣能夠清楚地看到調(diào)節(jié)的是哪一個(gè)時(shí)間單位。設(shè)置鬧鐘時(shí)，也需設(shè)置一個(gè) count1，當(dāng)檢測到 S5有有效鍵值時(shí)， ,count1 加一，一直到 2，因?yàn)橹挥袝r(shí)分兩個(gè)時(shí)間單位需要操作；在 count1 的有效值下，若檢測到 S4 有有效鍵值，調(diào)用指定地方反白函數(shù)，對(duì)對(duì)應(yīng)的時(shí)間單位進(jìn)行加一操作。 為了有效的讀取鍵值，防止鍵盤抖動(dòng)，需要在程序中加入去抖動(dòng)，即加入一個(gè) 10ms 左右的延時(shí)。 電源電路的設(shè)計(jì)與電路原理圖 電源部分是將 220V 的交流電通過變壓器轉(zhuǎn)換成 9V 交流電，再通過整流橋轉(zhuǎn)淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 16 換成 5V 直流電（因?yàn)橛?jì)算機(jī)工作需要 5V 直流電） 。此時(shí) 5V直流電很不穩(wěn)定，不符合計(jì)算機(jī)工作的需求。因此還須將電流通過電解電容和集成穩(wěn)壓塊 7805，逐步達(dá)到穩(wěn)壓、濾波的作用 C1 C1 C1 C16 為濾波電容。 圖 圖 電路整體原理圖 淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 電路的硬 件與軟件設(shè)計(jì) 17 程序設(shè)計(jì)框圖與源程序 圖 開始 LCD 初始化 1302 初始化 啟動(dòng)臺(tái)燈 顯示溫度 讀取時(shí)間 顯示時(shí)間 有鍵按下？ 修正時(shí)間 設(shè)置鬧鐘 設(shè)置鬧鐘 鬧鐘