【文章內(nèi)容簡介】 20 進行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。② 在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。地址單元 用途 地址單元 用途地址 00H 秒 地址 01H 秒鬧地址 02H 分 地址 03H 分鬧地址 04H 時 地址 05H 時鬧地址 06H 星期 地址 07H 日（兩位數(shù)）地址 08H 月（兩位數(shù)） 地址 09H 年（兩位數(shù)）地址 0AH 寄存器 A 地址 0BH 寄存器 B地址 0CH 寄存器 C 地址 0CH 寄存器 D東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)總體設(shè)計6 顯示器接口模塊電子萬年歷的顯示器由 17 位 LED 共陰極數(shù)碼管組成，從左至右依次顯示年、月、日、時、分、秒、星期、溫度信息。該顯示器以靜態(tài)顯示的方式工作，單片機的 P2 口作 LED 顯示器的段控口，其口線（～）直接接至每位 LDE 數(shù)碼管的 DP～A 端，提供段控碼信息；單片機的 P3 口作 LED 顯示器的位控口，其口線（～）經(jīng)過 74LS154N 分別接至 LDE 數(shù)碼管 LED15～LED0 的公共端 C15～C0，提供位控碼信息。74LS154N 為地址譯碼器 【3】 ，在此提高 PP3 口的驅(qū)動能力，8085 為驅(qū)動三極管，用于驅(qū)動 LED 數(shù)碼管。 電源和鍵盤部分電源采用橋式整流濾波電路和三端穩(wěn)壓器 7805 最后輸出+5V 電壓 【7】 。本系統(tǒng)采用獨立式鍵盤電路，共有 5 個按鍵分別控制選擇，確定，加 1，減 1和復(fù)位功能，其中復(fù)位按鍵是上電加按鍵復(fù)位模式，每次上電及按下復(fù)位鍵都能將主芯片復(fù)位，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0～R7）的狀態(tài)。復(fù)位時，ALE和 PSEN 成輸入狀態(tài)，即 ALE=PSEN= 1，片內(nèi) RAM 不受復(fù)位影響。復(fù)位后，P0～P3 口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將 07H 寫入堆棧指針 SP，同時將 PC和其余專用寄存器清 0。此時，單片機從起始地址 0000H 開始重新執(zhí)行程序。鍵盤電路有上拉電阻保證按鍵斷開時檢測線上有穩(wěn)定的高電平，當(dāng)某一按鍵被按下時，對應(yīng)的檢測線就變成低電平，而其他的相對應(yīng)的仍為高電平，從而有結(jié)構(gòu)簡單，獨立，容易識別，沒有組成大型鍵盤而占用較多的檢測線麻煩。 報警模塊超溫報警模塊采用以 NE555 定時器收到報警信號后，觸發(fā)并通過擴音器發(fā)出報警的聲音，當(dāng)溫度超過 30℃或低于 4℃的時候，主芯片 AT89C52 通過 發(fā)出高電平信號，致使 555 產(chǎn)生震蕩的方波，方波信號送至擴音器發(fā)生，提醒人們溫度超出正常的范圍，應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)拇胧?【7】 。 方案對比論證 編程語言的選擇在常用的單片機編程過程中，我們通常用到兩種語言，C 語言和匯編語言，現(xiàn)將這兩種語言做對比；選擇更好的方式運用到此設(shè)計中。① 匯編語言東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)總體設(shè)計7匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言,是最接近機器碼的一種語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的 CPU,其匯編語言可能有所差異,所以不易移植。② C 語言C 語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言。其優(yōu)點是可讀性好，移植容易，是普遍使用的是一種計算機語言，它有功能豐富的庫函數(shù)，運算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以實現(xiàn)直接對系統(tǒng)硬件的控制。此外，C 語言程序具有完整的程序模塊結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。缺點是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。對于目前普遍使用的 RISC 架構(gòu)的 8bit MCU 來說,其內(nèi)部 ROM、RAM、STACK 等資源都有限,如果使用 C 語言編寫,一條 C 語言指令編譯后,會變成很多條機器碼,很容易出現(xiàn) ROM 空間不夠、堆棧溢出等問題。而且一些單片機廠家也不一定能提供 C編譯器。而匯編語言,一條指令就對應(yīng)一個機器碼,每一步執(zhí)行什幺動作都很清楚,并且程序大小和堆棧調(diào)用情況都容易控制,調(diào)試起來也比較方便，所以我們在此用匯編語言進行設(shè)計。 數(shù)碼管的掃描方式選擇本設(shè)計中用到了 17 個數(shù)碼管，在常用的數(shù)碼管掃描方式中有靜態(tài)掃描和動態(tài)掃描兩種方式，將下面兩種掃描方式進行比較選擇① 靜態(tài)掃描方式所謂靜態(tài)掃描方式就是：一個 LED 數(shù)碼管需要一個七段顯示譯碼器驅(qū)動,多個LED 組成的多位顯示電路就需要給每個 LED 都用一個譯碼器驅(qū)動，這種掃描方式的優(yōu)點是：掃描速度快，成像穩(wěn)定，適合于但電路的數(shù)碼管數(shù)量較少的時候。② 動態(tài)掃描方式 17 個數(shù)碼管按一定順序進行點亮，當(dāng)點亮的頻率不大時，我們看到的是數(shù)碼管一個個的點亮，然而，當(dāng)點亮頻率足夠大時，只要每秒掃描次數(shù)大于 24 次以上，我們看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時顯示，與傳統(tǒng)方式得到的視覺效果完全一樣。因此我們只要給數(shù)碼管這樣一個掃描頻率，那么就可以實現(xiàn)兩個以上的數(shù)碼管同時點亮。動態(tài)掃描主要用于數(shù)碼管比較多的情況，在不增加驅(qū)動芯片的情況下，吧編寫相應(yīng)的動態(tài)掃描程序來達到正常顯示的目的。 【7】與靜態(tài)驅(qū)動顯示相比,動態(tài)掃描顯示具有以下優(yōu)點:第一,能顯著降低 LED 的功耗,這對于采用電池供電的便攜式數(shù)字儀表尤為重要。第二,能大大減少 LED 的外部引線,給印制板的設(shè)計和安裝帶來方便。第三,能采用 BCD 碼多路輸出的方式,不僅使譯碼、驅(qū)動電路大為簡化,還可以與 PC ,動態(tài)掃描顯示技術(shù)已被廣泛用于東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)總體設(shè)計4新型數(shù)字儀表、智能儀器和智能顯示屏中。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 軟件設(shè)計83．軟件設(shè)計采用主從單片機系統(tǒng)，從系統(tǒng)對各個參數(shù)進行測量計算，然后以串行通信傳送到上位機，然后進入下一輪檢測。當(dāng)主系統(tǒng)需要顯示這些參數(shù)時，允許接收數(shù)據(jù)，然后進行處理顯示。主系統(tǒng)當(dāng)中，初始化結(jié)束之后，讀 DS12C887 內(nèi)部時間數(shù)據(jù)和溫度傳感器 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)進行顯示，然后對按鍵請求進行處理，結(jié)束之后，程序回到讀 DS12C887 時間和溫度 DS18B20 數(shù)據(jù)處形成循環(huán)，流程程序模塊主要有：主程序流程、時鐘芯片初始化程序、讀時鐘芯片 DS12C88溫度傳感器初始化程序、溫度傳感器 DS18B20 子程序、鍵盤按鍵子程序、顯示子程序、清零子程序等。 主程序流程圖當(dāng)芯片通電時將進行正常的工作，包括各芯片初始化、讀取溫度和時間數(shù)值、顯示、判斷讀溫度范圍的取值、查看按鍵的狀態(tài)等一系列操作。主程序的流程圖如圖 2 所示:圖 2 主程序流程圖各端口地址定義讀溫度和時鐘芯片數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)結(jié)果初始化溫度 時鐘芯片調(diào)用鍵盤子程開始東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 軟件設(shè)計9 時鐘芯片初始化流程圖及程序 DS12C887 初始化方法 ① DS12C887 各寄存器簡介寄存器 A 寄存器 A 各位不受復(fù)位的影響，UIP 位為只讀位，其它各位均可讀寫，寄存器的控制字的格式如表 2 所列。 表 2 DS12887 控制寄存器 A 各布爾位定義：BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 UIP 位：更新周期標(biāo)志位。該位為“1”時，表示芯片正處于或?qū)㈤_始更新周期，此時程序不準(zhǔn)讀寫時標(biāo)寄存器；該位為“0”時，表示至少在 244us 后才開始更新周期，此時程序可讀芯片內(nèi)時標(biāo)寄存器。該位是只讀位。 DV0、DVDV2：芯片內(nèi)部振蕩器 RTC 控制位。當(dāng)芯片解除復(fù)位狀態(tài)，并將010 寫入 DV0、DVDV2 后，另一個更新周期將在 500ms 后開始。因此，在程序初始化時可用這三位精確地使芯片在設(shè)定的時間開始工作。這與 MC146818 不同的是，DS12887 固定使用 32 768Hz 的內(nèi)部晶體，所以，DV0=“0” ，DV1= “1”，DV2=“0”，即只有一種 010 的組合選擇即可啟動 RTC。 【6】 RSRS2 、RS1 、RS0：周期中斷可編程方波輸出速率選擇位。各種不同的組合可以產(chǎn)生不同的輸出。程序可以通過設(shè)置寄存器 B 的 SQWF 和 PIE 位控制是否允許周期中斷方波輸出。其寄存器 A 輸出速率選擇位如表 3 所列。 表 3 DS12887 控制寄存器 A 輸出速率選擇位定義 ：寄存器 A 輸出速率選擇位 32768Hz 時基RS3 RS2 RS1 RS0 中斷周期 SQWF 輸出頻率0 0 0 0 無 無0 0 0 1 256Hz0 0 1 0 128Hz0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 512Hz1 0 0 0 256Hz1 0 0 1 128Hz1 0 1 0 64Hz1 0 1 1 32Hz東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 軟件設(shè)計10續(xù)表 3寄存器 A 輸出速率選擇位 32768Hz 時基RS3 RS2 RS1 RS0 中斷周期 SQWF 輸出頻率1 1 0 0 16Hz1 1 0 1 125ms 8Hz1 1 1 0 250ms 4Hz1 1 1 1 500ms 2Hz② 寄存器 B 寄存器 B 允許讀寫，主要用于控制芯片的工作狀態(tài)。寄存器 B 的控制字的格式如表4 表 4 DS12887 控制寄存器 B 各布爾位定義BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0SET PIE AIE UIE SQWE DM 24/12 DSE SET 位：當(dāng)該位為“0“時，芯片處于正常工作狀態(tài)，每秒產(chǎn)生一個更新周期來更新時標(biāo)寄存器。為“1”時，芯片停止工作，程序在此期間可初始化芯片的各個時標(biāo)寄存器。 PIE、AIE、 UIE 位：分別為周期中斷、報警中斷、更新周期結(jié)束中斷允許位。各位為“1”時，允許芯片發(fā)相應(yīng)的中斷。 SQWE 位：方波輸出允許位。SQWE= “1”，按寄存器 A 輸出速率選擇位所確定的頻率輸出方波；SQWE= “0”，腳 SQW 保持低電平。 DM 位：時標(biāo)寄存器用于十進制 BCD 碼表示或用二進制表示格式選擇位。DM=“0”時，為十進制 BCD 碼；DM=“1”時，為二進制碼。 24/12 位：24/12 小時模式設(shè)置位。24/12 位=“1 ”時，為 24 小時工作模式；24/12=“0”時，為 12 小時工作模式。 DSE 位：夏令時服務(wù)位。DSE=“1”時，夏時制設(shè)置有效，夏時制結(jié)束可自動刷新恢復(fù)時間；DSE=“0” ，無效。 ③ 寄存器 C 寄存器 C 的控制字的格式如表 5 所列。該寄存器的特點是程序訪問讀寄存器后，該寄存器的內(nèi)容將自動清零，從而使 IRQF 標(biāo)志位變?yōu)楦唠娖?，否則，芯片將無法向CPU 申請下一次中斷。 表 5 DS12887 控制寄存器 C 各布爾位定義BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0IRQF PF AF UF 0 0 0 0DS12C887 采取連續(xù)工作制，無須每次都初始化，即使是系統(tǒng)復(fù)位時也如此。初始化時，首先應(yīng)禁止芯片內(nèi)部的更新周期操作，先將 DS12C887 狀態(tài)寄存器 B 中的SET 位置“1”，然后初始化 00H～09H 時標(biāo)參數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器 A，此后再通過東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 軟件設(shè)計11讀狀態(tài)寄存器 C，清除寄存器 C 中的周期中斷標(biāo)志位 PF，報警中斷標(biāo)志位 AF，更新周期結(jié)束中斷標(biāo)志位 UF。通過讀寄存器口 D 中的 VRT 位，讀狀態(tài)寄存器口后VRT 位將自動置“1”，最后將狀態(tài)寄存器 B 中的 SET 位置“0”，芯片開始計時工作。④ 寄存器 D 寄存器 D 為只讀寄存器。寄存器 D 的控制字的格式如表 6 所示。表 6 DS12887 控制寄存器 D 的控制字的格式BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0VRT 0 0 0 0 0 0 0DS12887 控制寄存器 D 各布爾位定義 VRT 位：芯片內(nèi)部 RAM 與寄存器內(nèi)容有效標(biāo)志位。該位為“1”時，指芯片內(nèi)部 RAM 和寄存器內(nèi)容有效，讀該寄存器后，該位將自動置“1” ；VRT=0 時芯片內(nèi)部鋰電池電能耗盡時間和 RAM 區(qū)信息無效。 BIT6~BIT0 位：保留位。讀出的數(shù)值始終為 0。 DS12C887 的編程