【導(dǎo)讀】采集溫度、1602液晶屏顯示。系統(tǒng)主要由溫度傳感器電路，單片機控制電路，顯示電路以。及校正電路四個模塊組成。本文闡述了系統(tǒng)的硬件工作原理，所應(yīng)用的各個接口模塊的功。能以及其工作過程，論證了設(shè)計方案理論的可行性。系統(tǒng)程序采用C語言編寫,經(jīng)Keil軟。度并具有校準功能和與即時時間同步的功能。優(yōu)點，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢，具有廣闊的市場前景。

　　

【正文】 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄 存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是由 Dalles 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ， 它 具有耐磨 耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣 （如圖 ） ，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 DS18B20 的兩 種 封裝 DS18B20 的主要特性 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電 。 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 （ 5） 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。 ℃ 。 （ 6） 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 （ 7） 在 9位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 （ 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 （ 9） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 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 ）。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 溫 度 靈 敏 元 件高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器存 儲 器 和 控 制 器高速緩存存儲器64位ROM和單線接口電源檢測8 位 C R C 生 成 器 圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成 DS18B20 的供電方式有兩種：寄生電源供電方式和外部電源供電方式。 本設(shè)計采用 外部電源供電方式 （如圖 ） ， DS18B20 工作電源由 VDD引腳接入，此時 I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度 。 外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的工作方式，工作穩(wěn) 定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 GND1DQ2VDD3U2D S 1 8 B 2 0V C CP3.3 4 K 7V C C 圖 DS18B20引腳接線 引腳說明： GND 為 接地 引腳 ； DQ 為 數(shù)據(jù)輸入輸出腳。 用 于單線操作，漏極開路 ； VCC接 電源 正 ； 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 鍵盤設(shè)計 實現(xiàn)鍵盤控制的方法有多種，它可以用 FPGA 來進行控制，也可以用單片機來進行控制。在本系統(tǒng)中，我們采用了單片機來進行控制，因為單片機可以很好的解決鍵抖 動。 由若干個 按鍵組成一個 鍵盤，其電路結(jié)構(gòu)可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。 獨立式鍵盤每個鍵單獨占用一根 I/O口線，每根 I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他 I/O口線上的狀態(tài)，矩陣式鍵盤按鍵排列為行列式矩陣結(jié)構(gòu)，也稱行列式鍵盤結(jié)構(gòu)。 4 行 4 列共 16個鍵，只占用 8 根 I/O 口線，鍵數(shù)目較多，可節(jié)省口線。 本 設(shè)計 采用的是獨立式鍵盤 。鍵盤的工作方式可分為編程控制方式和中斷控制方式。 CPU 在一個工作周期內(nèi)，利用完成其他任務(wù)的空余時間，調(diào)用鍵 盤掃描子程序，經(jīng)程序查詢，若無鍵操作，則返回；若有鍵操作，則進而判斷是哪個鍵，并執(zhí)行相應(yīng)的鍵處理程序。這種方式為編程掃描方式。由于單片機在正常應(yīng)用過程中，可能 會經(jīng)常進行鍵操作，因而編程控制方式使 CPU 經(jīng) 常處于工作狀態(tài)， 在進行本次設(shè)計中， 只 涉及 到 了 設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)三個功能 。因 此采用獨立式鍵盤。 如下圖所示： 圖 顯示模塊的設(shè)計 本設(shè)計中由于要對時間、溫度進行顯示，所以選擇 液晶顯示屏 1602 模塊作為輸出。1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 。它可以顯示兩行，每行 16 個字符，采用單 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。 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 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示 出來，我們就能看到字母 “A” 。 管腳功能 如表 41 所示 ： 設(shè)置S W P B上調(diào)S W P B下調(diào)S W P B常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 表 41 LCD1602 引腳功能 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端。 4 RS RS 為寄存器選擇。 5 R/W R/W 為讀寫信號線。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 底 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位） LCD1602主要管腳介紹： V0為 液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生鬼影使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度。 RS為 寄存器選擇 端 ，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器。 R／ W為讀寫信號線 端 ，高電平時 進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 R／ W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當 RS為高電平 R／ W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E為 使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 將 L1602 的 RS端和 ， R/W 端和 , E 端和 相連， 當 RS=0 時，對 LCD1602寫入指令；當 RS=1 時，對 LCD1602 寫入數(shù)據(jù)。 當 R/W 端接高電平時芯片處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)， E端為使能信號端。當 R/W 為高電平 ,E端也為高電平， RS為低電平時，液晶顯示屏顯示需要顯示的示數(shù) 。圖 為 1602 液晶顯示屏與單片機的硬件連接圖。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 LCD液晶與單片機硬件連線圖 本章主要介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計 ， 其中對 時鐘芯片 DS130 1602 液晶顯示屏、 DS18B20溫度傳感器和 STC89C52 最小系統(tǒng) 的 設(shè)計做了詳細闡述。 此外還介紹了 各模塊和單片機的連接方法、 其 特性及電路原理， 最后確定系統(tǒng) 的 整體硬件 設(shè)計 方案。 V S S1VDD2V03RS4RW5E6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714E115E216J1L C D 16 02P ( T 2)1P ( T 2E X )2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P ( I N T 1)13P ( I N T 0)12P ( T 1)15P ( T 0)14E A / V P P31X T A L 119X T A L 018R E S E T9P ( R D )17P ( W R )16V S S20V C C40( R X D ) P 10( T X D ) P 11A L E / P R O G30P S E N29U1S T 8C 9C 52V C CV C C10KV C C常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第 五 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)總流程圖 系統(tǒng)總流程圖 如圖 。 流程圖分析：首先系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)開始運行，當有設(shè)置鍵按下時進入修改時間模式，無按鍵按下時讀取時間、溫度等數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示；在修改時間模式下設(shè)置時間完成后再送數(shù)據(jù)到液晶屏顯示。 系 統(tǒng) 初 始 化設(shè) 置 鍵有 否 按 下 ？進 入 修 改 時 間模 式設(shè) 置 時 間設(shè) 置 完 成 ？顯 示讀 時 間讀 溫 度開 始NYYN 圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 開始初始化DS18B20應(yīng)答脈沖發(fā)起SkipRom命 令發(fā)起Convert T命 令延時1s等 待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化DS18B20應(yīng)答脈沖？讀取第1， 2字 節(jié)即為溫度數(shù)據(jù)發(fā)起Read Scratchpad命 令YesNoNoYes 溫度 程序流程圖 溫度 讀取 流程圖如圖 所示。 流程圖分析： 開始進入初始化 DS18B20，就是通過主機拉低單線產(chǎn)生復(fù)位脈沖然后釋放該線，如果有應(yīng)答脈沖， 即 發(fā)起 ROM 命令當成功的執(zhí)行操作命令后 ，就使用 Convert T 命令即 開始 溫度轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換完后，又初始化 DS18B20 是否有應(yīng)答脈沖，若有，就發(fā)起 Read Scratchpad（讀取暫存器和 CRC 字節(jié)） 命令 ，既同時讀出第 1， 2 個字節(jié)， 即 為溫度的數(shù)據(jù)。 圖 溫度顯示流程圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 DS1302 時鐘程序流程圖 時鐘 流程 圖 如圖 。 流程圖分析： DS1302 開始 計時時，首先進行初始化， 當 有中斷信號時，讀取時鐘芯片的數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。這時 若 有設(shè)置鍵按下時 ，進行時間修改，完成后將數(shù)據(jù)送入時鐘芯片 ；若沒有按鍵按下，則直接存入 EPROM，送入液晶屏顯示。 開 始初 始 化開 中 斷讀 時 鐘 芯 片送 顯 示設(shè) 置 鍵 是否 有 按 下 ？是 否 修 改當 前 時 間 ？送 E P R O M送 時 鐘 芯片YNYN 圖 時鐘流程圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 LCD 顯示程序流程圖 顯示程序流程圖如圖 。流程圖分析：首先對 1602 顯示屏進行初始化 （初始化大約持續(xù) 10ms 左右），然后檢查忙信號，若 BF=0，則獲得顯示 RAM 的地址，寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示；若 BF=1，則代表模塊正在進行內(nèi)部操作，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)，直到 BF=0 為止。 對 1 6 0 2 初 始 化 寫 入 顯 示 設(shè) 置 命 令延 時 5 m s檢 查 忙 信 號獲 得 顯 示R A M 地 址寫 入 相 應(yīng)的 數(shù) 據(jù)延 時 5 m sB F = 0 ?開 始結(jié) 束數(shù) 據(jù) 顯 示完 畢 ？YYNN 圖 LCD顯示程序流程圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）