【正文】 6 位來計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的測溫原理DS18B20 的測溫原理如圖 ，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，先將55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(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。 斜率累加器計(jì)數(shù)比較器預(yù)置減法計(jì)數(shù)器 1低溫系數(shù)振蕩器 預(yù)置減到 0 溫度寄存器湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)25 停止 圖 DS18B20 測溫原理圖減法計(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)減法計(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，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(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)直到減法計(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 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） →發(fā) ROM 功能命令→ 發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 DS18B20 與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源；另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示。單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來完成對總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10μs。采用寄生電源供電方式是 VDD 和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。 VCC DS18B20 VCC GND VDD高溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 2 減到 0 MCU湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)26 I/O圖 DS18B20 應(yīng)用電路 DS18B20 程序設(shè)計(jì)方案 DS18B20 電路設(shè)計(jì)圖 圖 DS18B20 電路設(shè)計(jì)圖 操作時(shí)序通過單線總線端口訪問 DS18B20 的協(xié)議如下：? 初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） ? 發(fā) ROM 功能操作命令 ? 發(fā)存儲器操作命令 ? 處理數(shù)據(jù) 初始化 DS18B20單線總線的所有處理都從一個(gè)初始化序列開始。初始化序列包括一個(gè)由總線控制DQ2GND1VCC 3U4DS18B20VCC湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)27器發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟隨其后由從機(jī)發(fā)出的存在脈沖。存在脈沖讓總線控制器知道DS18B20 在總線上且已準(zhǔn)備好操作。初始化函數(shù)時(shí)序如圖 所示，總線 t0 時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖（最短為 480μs的低電平信號） ，接著在 t1 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在總線上升沿之后等待15～60μs，然后在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖（低電平持續(xù) 60～240μs） ，如圖中虛線所示，單片機(jī)接收到低電平脈沖說明復(fù)位成功，否則需重新進(jìn)行復(fù)位操作。 15~60μs 480μs 400～960μs 60~240μs t0 t1 t2 t3 t4圖 初始化時(shí)序圖ROM 操作命令 一旦總線控制器探測到一個(gè)存在脈沖，它就可以發(fā)出以下 5 個(gè) ROM 命令中的任一個(gè)。所有 ROM 操作命令都為 8 位長度。 （1）Read ROM [33H]該命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼、惟一的序列和 8 位 CRC 碼。（2）Write Schratchpad［4EH］該命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL 中寫入數(shù)據(jù)?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。（3）Skip ROM [0CCH] 該命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。（4）Read Scrachped ［0BEH］湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)28該命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進(jìn)行下去，直到第9（CRC ）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。（5）Convert T [48H]該命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其它數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后 DS18B20 保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙,而 DS18B20 又忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換，DS18B20 將在總線上輸出 0，若溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出 1。存儲器操作命令（1）寫時(shí)間隙當(dāng)主機(jī) t0 時(shí)刻把總線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫時(shí)間隙開始。寫位時(shí)序見 。從 t0 時(shí)刻開始 15μs 之內(nèi)主機(jī)應(yīng)將所需寫的位送到總線上，DS18B20 在t0 后 15μs到 60μs內(nèi)對 I/O 線采樣。如果線上是高電平，就是寫 1，如果線上是低電平，就是寫 0，連續(xù)寫 2 位的間隙應(yīng)大于 1μs。 60μs 60μs 15μs 15～60μs 1μs 15μs 45μs 1μs t0 t1 t0 t1圖 DS18B20 寫 0 和寫 1 時(shí)序圖（2）讀時(shí)間隙當(dāng)主機(jī) t0 時(shí)刻把總線從邏輯高電平拉到邏輯低電平時(shí)，總線只需保持低電平1～4μs，之后在 t1 時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t2 時(shí)刻前有效 ,t2 距 t015μs，也就是說 t2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位并在 t0 后的 60～120μs 內(nèi)釋放總線。連續(xù)讀 2 位的間隙應(yīng)大于 1μs。讀位時(shí)序見圖 。 60μs 15μs 1μs湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)29 t0 t1 t2 t3圖 DS18B20 讀位時(shí)序圖數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理思路是先取高速暫存器 RAM 中溫度信息的底字節(jié) LSB，將 LSB 右移 4位，再取高速暫存器 RAM 中溫度信息的高字節(jié) MSB，將 MSB 左移 4 位，接著將LSB 和 MSB 兩個(gè)字節(jié)相或，得到一個(gè)整數(shù)，再送顯示。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊 概述本次設(shè)計(jì)中整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能是當(dāng)時(shí)鐘滿整點(diǎn)時(shí)，自動報(bào)出相應(yīng)時(shí)鐘點(diǎn)數(shù)。比如當(dāng)時(shí)鐘為 9 點(diǎn)整時(shí)，蜂鳴器就連續(xù)發(fā)出 9 個(gè)相同的音階（中音 DO） 。因?yàn)槊總€(gè)音階都對應(yīng)著固定的頻率，因此用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)非常方便。我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號。 設(shè)計(jì)原理要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期(1/音頻 ),然后將此周期除以 2,即為半周期的時(shí)間,再利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間,每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將 I/O 口反相,然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在 I/O 引腳上得到此頻率的脈沖。 利用 AT89S52 的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（ MODE1）下,改變計(jì)數(shù)值 TH0及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階,例如,中音 DO 的頻率為 523Hz,其周期T＝1/523 ＝1912μs, 因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí) 956μs/1μs＝956,每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)將 I/O 反相,就可得到中音 DO（523Hz）。 1. 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N=f1247。2247。fr 公式 式中,N 是計(jì)數(shù)值。f i 是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為 12MHz 時(shí),其頻率為 1MHz）。f r 是想要產(chǎn)生的頻率。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)302. 計(jì)數(shù)初值 T： （1）T＝65536－N＝65536－N=f 1247。2247。fr 例如：設(shè) K＝65536,f i＝1MHz,求中音 DO（523Hz）的計(jì)數(shù)初值。 T＝65536－N＝65536－f 1247。2247。fr ＝65536－1000000247。2247。f r ＝65536－500000/f r 中音 DO 的 T＝65536－500000/523＝64580 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)設(shè)計(jì)電路如圖 所示圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 時(shí)間可調(diào)模塊 鍵盤掃描原理如圖 所示，鍵盤是由多個(gè)按鍵組成。首先將與按鍵相接的單片機(jī)接口都置高電平，當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)和地線之間是不相連的，若第 N 個(gè)鍵被按下，則接Key9Key1Key2Key3Key4Key5Key6Key7Key8湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)31這個(gè)鍵的單片機(jī)接口為低電平，通過查詢接到按鍵的單片機(jī)接口，就知道是第 N 個(gè)鍵被按下，從而進(jìn)行相應(yīng)程序處理。圖 按鍵電路設(shè)計(jì)圖 按鍵說明KEY1：改變對應(yīng)的世紀(jì)的值。KEY2：對應(yīng)的年的值加 1。KEY3：對應(yīng)的年的值減 1。KEY4：對 應(yīng)的月的值加 1。KEY5：對 應(yīng)的日的值加 1。KEY6：顯 示當(dāng)前公歷日期對應(yīng)的星期的值。KEY7：對 應(yīng)的時(shí)的值加 1。KEY8：對 應(yīng)的分的值加 1。KEY9：顯 示相應(yīng)的農(nóng)歷信息。 軟件 設(shè)計(jì)思路首先判斷是否有鍵按下，如果有則延時(shí)一段時(shí)間，再判斷是否有鍵按下，其目的是為了消除電路抖動和消除干擾信號。一般按鍵的時(shí)間至少有十幾毫秒，而干擾信號的時(shí)間都很短，只要兩次判斷都有按鍵按下，才被確認(rèn)為真有鍵按下。當(dāng)確認(rèn)有按鍵湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)32按下后，進(jìn)行相應(yīng)的程序處理。 LCD1602 顯示模塊 概述LCD1602 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、R/W、EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。缺點(diǎn)：不能使用中文，不能顯示圖形。 結(jié)構(gòu)與工作原理 引腳圖及引腳功能LCD1602 的引腳如圖 所示。圖 LCD1602 的引腳圖引腳說明：第 1 腳：VSS 為地第 2 腳：VDD 接 5V 正電源第 3 腳：VEE 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高,對比度過高時(shí)會產(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,或直接通過一個(gè)電阻到地.第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光正極第 16 腳：背光負(fù)極湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)33 字符發(fā)生存儲器（CGROM)1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，表 給出 CGRO