【文章內(nèi)容簡介】 INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控 制信號。 RST—— 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可 禁止 ALE操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN—— 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) STC89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（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)位時內(nèi)部會鎖存EA 端狀態(tài)。 如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器編程時，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基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 10 使用 12V 編程電壓 Vpp。 實時時鐘芯片 DS12887 （一） DS12887 功能特點 [9] [10] DS12887 是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的時鐘芯片， 此芯片是基于 CMOS 技術(shù) 的 ，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部， 這無疑大大簡化了外圍電路，同時它與目前 IBM AT 計算 機(jī)常用的時鐘芯片 MC146818B 和 DS1287 芯片引腳 兼容，可直接 進(jìn)行對等交換 。其主要功能如下： (1)內(nèi)含一個鋰電池，斷電 可以 運行十年 ，并且 不 會 丟失數(shù)據(jù) ，時間功能正常運行 。 (2)可計時至 2100 年前的 秒、分、時、星期、日、月、年 等日歷信息 并 帶 有閏年補(bǔ)償功能。 (3)可通過編程選擇 BCD 碼 或者 二進(jìn)制數(shù)表示日歷和定 時 鬧 鐘 。 (4)可通過編程選擇 12 小時或 24 小時制， 12 小時時鐘模式帶有 PM 和 AM 提示 ， 此外還有 有夏令時功能。 (5） 可選擇 MOTOROLA 和 INTEL 總線時序。 (6)內(nèi)部共 有 128 個 RAM 單元， 這在常用的實時時鐘中屬于較大的。 其中 14 個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器， 114 字節(jié)為通用 RAM，所有 ARAM 單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。 (7)可編程 并選擇的 方波信號輸出 (8)中斷信號輸出 (IRQ)和總線兼容，定 時 鬧 鐘 中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽，也可分別進(jìn)行測試。 (9)三種可供選擇的中斷方式 時間性中斷 周期性中斷 時鐘更新結(jié)束中斷 （二） DS12887 的原理及管腳說明 圖 32 顯示了 DS12887 管腳排列圖。下面說明管腳功能： 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 11 圖 32 DS12887 管腳圖 GND：電源地 VCC：直流電源 +5V電壓。 若外部提供的 VCC 電源小 于 ，讀寫 會即刻 被禁止，但芯片內(nèi)部的計時仍在繼續(xù)，重新通上 +5V電源后，通過編程即可顯示當(dāng)前時間 ； 若外部提供的 VCC 電源小于 3V， 電源方式 切換 為 內(nèi)部鋰電池 提供，同樣可以保持芯片內(nèi)部計時仍然繼續(xù) 。 MOT(模式選擇 )：接 VCC（ +5V） 時， 芯片在 MOTOROLA 時序 下工作 ，接 GND（地）時， 芯片在 INTEL 時序 下工作 。 SQW(方波信號 )： 通過 15 個分頻器抽頭中的 13 個提供方波輸出 。 AD0～ AD7(雙向地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線 )： 數(shù)據(jù)和控制指令都通過此 8 個引腳來于單片機(jī)等控制器傳輸。 AS(地址選通輸入 )： 地址鎖存引腳。 DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入 )： 該引腳 有兩種操作模式， 視該芯片是出于 MOTOROLA 模式或者 INTEL 模式 ，當(dāng)使用 MOTOROLA 時序時， DS 是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通 ；若為 INTEL 時序， DS 稱作 (RD)， RD 與 典型存貯器的允許信號 (OE)的定義相同。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W 管腳 同樣 也有兩種操作模式。 此引腳的兩種模式與 DS 相似 。 CS(片選輸入 )：在訪問 DS12887 的總線周期內(nèi)，片選信號必須保持為低。 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 12 IRQ(中斷申請輸入 )：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。沒有中斷條件滿足時， IRQ處于高阻態(tài)。 IRQ 線是漏極開路輸入，要求外接 上拉 電阻。 RESET(復(fù)位輸出 )： 若要 保證 DS12887 有效復(fù)位 ，必須讓 該腳保持低電平時間大于200ms。 （三） DS12887 的 內(nèi)部功能 (1) 地址分配圖 DS12887 的 存儲器 分配圖如圖 33 所示 ，其中 00H09H 為時鐘信息和鬧鐘信息寄存器 ,0AH0DH 為四個控制寄存器 圖 33 DS12887 存儲器分配圖 (2) 控制寄存器 ● 寄存器 A 表 32 DS12887 寄存器 A UIP： 更新位 。 若 UIP 為 1， 實時時鐘的 更新轉(zhuǎn)換 發(fā)生的 很快， 而當(dāng) UIP 為 0，更新轉(zhuǎn)換至少在 244181。s 內(nèi)不會發(fā)生。 DV0， DV1， DV2：用于晶振和復(fù)位 分頻鏈 的開啟 。 表 33 DS12887 周期中斷率和方波頻率 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 13 RS3， RS2， RS1， RS0：頻率選擇位 ，通過這四個位 用戶可以： a 用 PIE 位允許中斷 ； b 用 SQWE 位允許 SQAW 輸出； c 二者同時允許并用相同的頻率； d 二者 都不允許 ● 寄存器 B 表 34 DS12887 寄存器 B SET： 此位 為 0，時間更新正常進(jìn)行，每秒計數(shù)走時一次，當(dāng) 此位為 1，時間更新被禁止，程序可 對芯片進(jìn)行 初始化 的操作和編程 。 PIE：周期中斷 允許 位， PIE 為 1，則允許以選定的頻率拉低 IRQ 管腳， PIE 為 0，則禁止中斷。 AIE：定 時 鬧 鐘 中斷允許位， AIE 為 1，允許中斷，否則禁止中斷。 UIE： 更新結(jié)束 中斷允許位， AIE 為 1，允許中斷，否則禁止中斷。 SQWE：方波允許位，置 1 選定頻率方波從 SQW 腳輸出；為 0時， SQW 腳為低。 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 14 DM：數(shù)據(jù)模式位， DM 為 1 表明 為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，而 0 表明是 BCD 碼的數(shù)據(jù)。 24/12：小時格式位， 1 表明 24 小時 制 ，而 0 表明 12 小時 制 。 DSE：夏令時允許位，當(dāng) DSE 置 1 時允許兩個特殊的更新，在四月份的第一 星期 日 ，時間從 1： 59： 59AM 時改變?yōu)?3： 00： 00AM；在十月的最后一個星期日的 1： 59： 59AM時改變?yōu)?1： 00： 00AM。 當(dāng) DSE 位為 0，這種特殊修正不發(fā)生。 ● 寄存器 C 表 35 DS12887 寄存器 C IRQF：中斷申請標(biāo)志位。當(dāng)下列表達(dá)式中一個或多個為真時，置 1。 PF=PIE=1； AF=AIE=1； UF=UIE=1； 即： IRQF=PFPIE+AFAIE+UFUIE 只要 IRQF 為 1， IRQ 管腳輸出低 ，程序讀寄存器 C 以后或 RESET 管腳為低后，所有標(biāo)志位清零。 AF：定鬧中斷標(biāo)志位，只讀， AF 為 1 表明現(xiàn)在時間與定鬧時間匹配。 VF：更新周期結(jié)束標(biāo)志位。 VF 為 1 表明更新周期結(jié)束。 BIT0～ BIT3：未用狀態(tài)位，讀出總為 0，不能寫入。 ● 寄存器 D 表 36 DS12887 寄存器 D VRT：內(nèi)部鋰電池狀態(tài)位，平時應(yīng)總讀出 1，如出現(xiàn) 0，表明內(nèi)部鋰電池耗盡。 BIT0～ BIT6：未用狀態(tài)位 ，讀出總為 0，不能寫入。 溫度傳感器 DS18B20 (一 )DS18B20 功能特點 DS18B20具有超小體積和超低硬件開銷，精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。具有全 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 15 數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出，單總線數(shù)據(jù)通信，最高 12 位分辨率，檢測溫度范圍大的特征，是開發(fā)溫度相關(guān)產(chǎn)品的很好的選擇 。 其主要功能如下： (1)獨特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通訊 (2)簡單的多點分布應(yīng)用 (3)無需外部器件 (4)可通過數(shù)據(jù)線供電 (5)零待機(jī)功耗 (6)測溫范圍 55~+125℃，以 ℃遞增。華氏器件 67~+2570F，以 遞增 (7)溫度以 9 位數(shù)字量讀出 (8)溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間 200ms（典型值） (9)用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 (10)報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 (11)應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng) （二） DS18B20 內(nèi)部工作原理 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器 。如圖 34所示。 圖 34 DS18B20原理圖 DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端 (2)GND 為電源地 基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 16 (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地） 圖 35 DS18B20引腳圖 圖 36給出了 DS18B20測溫原理： DS1820用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi) 部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于 55℃的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá) 0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到 55℃）的值增加，表明所測溫度大于 55℃。 同時，計數(shù)器被復(fù)位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。 斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來 實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 DS1820 內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供 ℃的分辨力。溫度以 16bit 帶符號位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。 DS1820 測溫范圍 55℃ ~+125℃，以 ℃遞增。如用于華氏溫度，必須要用一個轉(zhuǎn)換基于 51 單片機(jī)的多功能電子鐘設(shè)計 17 因子查找表。 圖 36 DS18B20 測溫原理圖 DS18B20 與單片機(jī)的硬件連接有兩種方法：一是 VDD 接外部電源， GND 接地 I/O 與單片機(jī)的 I/O 線相接；二是用寄生電源供電，此時 VDD 和 GND 接地， I/O 接單片機(jī) I/O。無論是那種供電方式， I/O 線都要接 。圖 37 中， DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 均接地，而圖 38 中， DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD端用 電源供電。本設(shè)計采用 38 所示接線，即外接電源工作方式 [11]。 圖 37 DS18B20 接寄生電源圖 圖