【導(dǎo)讀】系統(tǒng)實(shí)時(shí)的更新時(shí)間、日歷等。DS18B20作為溫度傳感器芯片，用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前所處。1602液晶作為實(shí)時(shí)顯示器件，顯示單片機(jī)采集的所有數(shù)據(jù)。時(shí)，為了方便調(diào)節(jié)時(shí)間，外加紅外遙控和鍵盤(pán)兩種方式調(diào)時(shí)功能。于此，構(gòu)成了一個(gè)實(shí)。時(shí)時(shí)鐘萬(wàn)年歷系統(tǒng)。最后，通過(guò)軟件對(duì)其原理圖進(jìn)行繪制和程序的編寫(xiě)，并且調(diào)試運(yùn)行。

　　

【正文】 )||(temp5000)) continue。//同上 for(i=0。i4。i++)//讀 4 個(gè) 8 位的碼 { for(j=0。j8。j++)//讀 8 位 的碼 { temp=low_ir_time()。 if((temp200)||(temp800)) goto restart。//檢測(cè)低電平時(shí)間是不是在 之間，如果是就繼續(xù)； temp=high_ir_time()。 if((temp200)||(temp20xx)) goto restart。//檢測(cè)高電平的時(shí)間是不是在 之間，如果是就繼續(xù)； aa[i]=aa[i]1。//右移 if(temp1120)//判斷是不是 1，如果是 1 就繼續(xù)，否則跳過(guò)，默認(rèn)為 0； { aa[i]=aa[i]|0x80。//最高位寫(xiě) 1 } } } if(aa[2]=~aa[3])//判斷鍵控碼和鍵控反碼是不是相同 { display_IR_CODE()。 } XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 23 } DS18B20 溫度傳感器 電路設(shè)計(jì) ： DS18B20 溫度傳感器 概述 溫度傳感器的種類(lèi)眾 多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí) 美國(guó) DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。 它擁有 超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn) ，使得 DS18B20 備受歡迎 。對(duì)于我們普通的電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)， DS18B20 的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開(kāi)發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇 ，本設(shè)計(jì)即采用由美國(guó)達(dá)拉公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器。 DS18B20 溫度傳感器 的主要特性 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 ， 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信 ， 最高 12 位分辨率，精度可達(dá) 177。 攝氏度 ， 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒 ， 檢測(cè)溫度范圍為 –55176。C ~+125176。C (–67176。F ~+257176。F)， 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 ， 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào) 方便多機(jī)掛接 ， 多樣封裝形式 適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20 溫度傳感器 基本原理 實(shí)物如圖 （ a），工作原理圖如圖 （ b） 實(shí)物圖 （ a） 工作原理圖 （ b） 各 引腳功能： （ a） 1 腳（ GND）：參考電壓為 0V； （ b） 2 腳（ DQ）：?jiǎn)慰偩€分時(shí)復(fù)用數(shù)據(jù)端； （ c） 3 腳（ VDD）：溫度傳感器的電源供電端（電壓參考值在 之間）； DS18B20 溫度傳感器 配置寄存器 XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 24 該寄存器為 DS18B20 提供分辨率設(shè)置，對(duì) R0、 R1 不同配置可以為 DS18B20 分配不同的分辨率 ,如下表： DS18B20 溫度傳感器 暫存器中溫度數(shù)值的存儲(chǔ)形式 在 DS18B20 中用兩個(gè)字節(jié)的空間來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（ LSB 用來(lái)存儲(chǔ)低 8 位， MSB 用來(lái)存儲(chǔ)高 8 位），如下表 所示： 分析：（ a） DS18B20 中 LSB 低 4 位為溫度值 的小數(shù)位，高 4 位為溫度值的整數(shù)位；XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 25 在 MSB 中高 5 位為符號(hào)位，當(dāng)溫度值大于或等于 0℃時(shí)高 5 位均為 0，當(dāng)溫度值小于 0℃時(shí)，高 5 位均為 1，因此，可以通過(guò)判斷 S 位來(lái)判斷溫度處在零下還是零上， MSB 中低3 位為溫度值的整數(shù)位；（ b） DS18B20 溫度數(shù)值處理方式： LSB 與 MSB 一共 16 位，因此，此時(shí)的分辨率為 1∕ 16 即 ℃例如：此時(shí)寄存器內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為 MSB+LSB（ 0000000010100010）轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)為 162，然后在乘以分辨率 即為 ℃；但是如果表示負(fù)溫度時(shí)，例如 那么寄存器內(nèi)部（ S=0）的時(shí)數(shù)據(jù)為 MSB+LSB（ 1111111001101111），按位去反（ 0000000110010000）轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)為 401，然后在乘以分辨率 即為 ℃。因此，可以根據(jù) S 位來(lái)判斷溫度的正負(fù)； DS18B20 溫度傳感器 工作時(shí)序 由于 DS18B20 是單總線分時(shí)復(fù)用芯片，因此在操作時(shí)要遵守嚴(yán)格的工作時(shí)序，初始化時(shí)序如下圖 （ a），寫(xiě)時(shí)序如圖 （ b），讀時(shí)序如圖 （ c） 圖 （ a） 圖 （ b） XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 26 圖 （ c） 控制器對(duì) DS18B20 操作流程 （要想操作 DS18B20，必須要做到三步：復(fù)位 、 發(fā)送ROM 指令 、發(fā)送 RAM 指令 ） （ a）復(fù)位： 首先我們必須對(duì) DS18B20 芯片進(jìn)行復(fù)位， 如上圖 （ a）， 復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給 DS18B20 單總線 由高電平拉低至 480uS960uS 的低電平信號(hào) ，然后由 MCU 釋放總線， 當(dāng) 18B20 接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在 1560uS 后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖 （即由 DS18B20 將總線拉低 60240uS），當(dāng)控制器接收到存在脈沖后表明復(fù)位成功，否則放棄此次復(fù)位操作，延時(shí)一段時(shí)間，準(zhǔn)備下一步操作； （ b）向 DS18B20 內(nèi)部寫(xiě)“ 0”或“ 1”：如上圖 （ b）， MCU 首先將單總線由高電平拉至低電平，并保持超過(guò) 1uS 后，如果寫(xiě)“ 0”，就繼續(xù)拉低總線，保持至少 60uS（但是不要超過(guò) 120uS）的時(shí)間， DS18B20 會(huì)在從總線一開(kāi)始被拉低的 1560uS 的時(shí)間內(nèi)對(duì)總線進(jìn)行采樣，如果檢測(cè)到總線為低電平就表明寫(xiě)“ 0”；當(dāng) MCU 首先將總線由高電平拉至低電平，并保持 1uS 后，如果寫(xiě)“ 1”，控制器就將總線拉高（即釋放總線），保持至少 60uS（但是不要超過(guò) 120uS）的時(shí)間， DS18B20 會(huì)在從總線一開(kāi)始被拉低的 1560uS的時(shí)間內(nèi)對(duì)總線進(jìn)行采樣，如果檢測(cè)到總線為高電平就表明寫(xiě)“ 1”；注意，如上圖（ d）中在寫(xiě) 0 或 1 時(shí)之間至少要保持 1uS 的時(shí)間，不可連續(xù)操作； （ c）從 DS18B20 內(nèi)部讀“ 0”或“ 1”：如上圖 （ c），當(dāng)控制器從 DS18B20 內(nèi)部讀0 或 1 時(shí)，控制器首先將總線由高電平拉至低電平，并保持超過(guò) 1uS 后，將總線拉低（即釋放總線）， DS18B20 會(huì)對(duì)這一操作立即 作出反應(yīng)，迅速將要輸出的數(shù)據(jù)放到總線上，控制器會(huì)在下降沿開(kāi)始的 115uS 內(nèi)對(duì)總線進(jìn)行采樣，如果 MCU 檢測(cè)到總線為低電平，則表明 DS18B20 輸出了 0，如國(guó)檢測(cè)到總線為高電平，則表明 DS18B20 輸出了 1； （ d）控制器發(fā)布 ROM 指令： 雙方 達(dá)成協(xié)議 之后 接下來(lái) 將 要 進(jìn)行 通信 了， ROM 指令共有 5 條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條， ROM 指令分別是讀 ROM 數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 27 跳躍 ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。 ROM 指令為 8 位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的 64 位光刻 ROM 進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處 理。誠(chéng)然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過(guò)每個(gè)器件上所獨(dú)有的 ID 號(hào)來(lái)區(qū)別，一般只掛接單個(gè) 18B20 芯片時(shí)可以跳過(guò) ROM 指令（注意：此處指的跳過(guò) ROM 指令并非不發(fā)送 ROM 指令，而是用特有的一條 “跳過(guò)指令 ”）。 ROM 指令在下文有詳細(xì)的介紹。 （ e） 控制器發(fā)送存儲(chǔ)器 RAM 操作指令：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20 之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為 8 位，共 6 條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫(xiě) RAM 數(shù)據(jù)、讀 RAM 數(shù)據(jù)、將 RAM 數(shù) 據(jù) 復(fù)制 到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM、 工作方式切換。 DS18B20 芯片內(nèi)部 ROM 操作指令 （ a） Read ROM（讀 ROM） [33H] （方括號(hào)中的為 16 進(jìn)制的命令字） ； 這個(gè)命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 64 位 ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè) DS18B20 的時(shí)候才可以使用此指令，如果掛接不只一個(gè)，當(dāng)通信時(shí)將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 （ b） Match ROM（指定匹配芯片） [55H]； 這個(gè)指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了 64 位序列號(hào)，當(dāng)總線上有多只 DS18B20 時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號(hào)相同 芯片才可以做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這 條指令適應(yīng)單芯片和多芯片掛接 （本設(shè)計(jì)不涉及） 。 （ c） Skip ROM（跳躍 ROM 指令） [CCH]； 這條指令使 MCU 不對(duì) ROM 編碼做出反應(yīng) ，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間 可以選用此指令 （即總線上只有一個(gè) DS18B20 時(shí)），如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。 （ d） search ROM（搜索芯片） [F0H]； 芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法識(shí)別所有器件的 64 位 ROM。 （ e） Alarm Search（報(bào)警芯片搜索） [ECH]； 在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)附合溫度高于 TH 或小于 TL 報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測(cè)得溫度 值 達(dá)不到報(bào)警條件為止。 DS18B20 溫度傳感器 芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器 RAM 操作指令 （ a） Write Scratchpad （向 RAM 中寫(xiě)數(shù)據(jù)） [4EH]； 這是向 RAM 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫(xiě)入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址 2（報(bào)警 RAM 之 TH）和地址 3（報(bào)警 RAM之 TL）。寫(xiě)入過(guò)程中可以用復(fù)位信號(hào)中止寫(xiě)入。 （ b） Read Scratchpad （從 RAM 中讀數(shù)據(jù)） [BEH]； 此指令將從 RAM 中讀數(shù)據(jù)，讀地XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 28 址從地址 0 開(kāi)始，一直可以讀到地址 9，完成整個(gè) RAM 數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過(guò)程中用復(fù)位信號(hào)中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。 （ c） Copy Scratchpad （將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM 中） [48H]； 此指令將 RAM 中數(shù)據(jù)存入 EEPROM 中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于 EEPROM 儲(chǔ)存處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線 輸出 “0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出 “1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持 10ms 來(lái)維持芯片工作。 （ d） Convert T（溫度轉(zhuǎn)換） [44H]； 收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入 RAM 的第 2 地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出 “0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出 “1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持 500MS，來(lái)維持芯片工作。 （ e） Recall EEPROM（將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM） [B8H]； 此指令將 EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM 中的第 4 個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總 線上輸出 “0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成時(shí)，總線將輸出 “1”。另外，此指令將在芯片上電復(fù)位時(shí)將被自動(dòng)執(zhí)行。這樣 RAM 中的兩個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為 EEPROM 中數(shù)據(jù)的鏡像。 （ f） Read Power Supply（工作方式切換） [B4H]； 此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的電源狀態(tài)字， “0”為寄生電源狀態(tài)， “1”為外部電源狀態(tài)。 DS18B20 溫度傳感器 典型工作方式 ① DS18B20 初始化（復(fù)位 存在脈沖） ；② 向 DS18B20 發(fā)送命令 CCH(skip ROM)（跳過(guò)檢測(cè) ROM 地址）； ③ 向 DS18B20 發(fā)送命令 44H，開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換； ④ DS18B20 初始化 （復(fù)位存在脈沖） ；⑤ 向 DS18B20 發(fā)送命令 CCH(skip ROM)（跳過(guò)檢測(cè) ROM 地址）； ⑥ 向DS18B20 發(fā)送命令 BEH，讀整個(gè)暫存器及 CRC 數(shù)據(jù)；（其中頭兩個(gè)字節(jié)就是溫度值（先讀的位 LSB，后讀的位 MSB）） 溫度傳感器 DS18B20 主要程序分析 void init_DS18B20()//此函數(shù)的作用是初始化 DS18B20 { uchar x=0。 DQ=1。//總線開(kāi)始為高 delay1(8)。//延時(shí) XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 29 DQ=0。//總線 由高拉低 delay1(80)。//延時(shí) DQ=1。//釋放總線 delay1(14)。// 延時(shí) x=DQ。//存在脈沖 delay1(20)。// 延時(shí) } read_DS18B20(void) //此函數(shù)的作用是從 DS18B20 內(nèi)讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) { uchar i=0。 uchar dat=0。 for(i=8。i0。i)//讀 8 次 { DQ=0。//拉低總線 dat=dat1。//移位并短暫延時(shí) DQ=1。//釋放總線 if(DQ==1)//MCU 讀取總線 { dat=dat|0x80。 } delay1(4)。//每讀一個(gè)數(shù)之間都得有間隔 } return (dat)。//返回?cái)?shù)值 } write_DS18B20(uchar dat)// 此函數(shù)的作用是向 DS18B20 內(nèi)寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) { uchar i=0。 for(i=8。i0。i)//寫(xiě) 8 次 { XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 30 DQ=0。//拉低總線 DQ=datamp。0x01。 delay1(5)。延時(shí) DQ=1。//釋放總線 dat=dat1。 } delay1(4)。//每寫(xiě)一個(gè)數(shù)之間都得有間隔 } chuli_dat(void) // 此函數(shù)的作用是處理從 DS18B20 內(nèi)讀取一個(gè)字節(jié)溫度數(shù)據(jù) { uchar aa=0。 uchar bb=0。 uchar cc=0。 init_DS18B20()。//初始化 write_DS18B20(0xCC)。//跳過(guò)檢測(cè) write_DS18B20(0x44)。//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 init_DS18B20()。//初始化 write_DS18B20(0xCC)。//跳過(guò) 檢測(cè) write_DS18B20(0xBE)。//發(fā)送讀指令 aa=read_DS18B20()。//讀低 8 位 bb=read_DS18B20()。//讀高 8 位 cc=(aa4)|(bb4)。 if(cc128) { cc=~cc+1。//溫度為負(fù)時(shí) write_(0x80+0x0a)。//向液晶內(nèi)寫(xiě)地址 write_data(0x2d)。//寫(xiě)負(fù)溫度符號(hào)“ ” } return(cc)。//返回一個(gè)字節(jié)的溫度值 XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 31 } 鍵盤(pán) 調(diào)時(shí) 電路 設(shè)計(jì) 采用 三個(gè) 獨(dú) 立 按鍵與單片機(jī) I/O 口連接實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 ， 將要調(diào)節(jié)的時(shí)間輸入單片機(jī)，通過(guò)軟件判別后實(shí)時(shí)的顯示到液晶上。如下圖 圖 總體原理圖繪制 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用 功能強(qiáng)大的 Altium Designer 電子線路設(shè)計(jì)軟件繪制電路圖（也可以使用 經(jīng)典的 Protel 99 SE 軟件 對(duì)其繪制） 下面大致介紹繪制過(guò)程： （ a） 本設(shè)計(jì)使用 Altium Designer winter 09 版，運(yùn)行 軟件 建立工作空間 ，如下圖 （ a）。 圖 （ a） （ b） 對(duì) Altium Designer 庫(kù)里沒(méi)有提供的元器件要自己 制作 ，如下圖 （ b）。 XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 32 圖 （ b） （ c） 按要求擺好元器件后按設(shè)計(jì)要求連接元器件 引腳 ，檢查電氣規(guī)則，是否有漏連 現(xiàn)象，排除錯(cuò)誤 ，生成網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件清單報(bào)表。 最終繪制成功的原理圖見(jiàn)附錄（ A）。 軟件開(kāi)發(fā)與調(diào)試 使用 Keil軟件編寫(xiě)系統(tǒng)程序 。 下面大致介紹一下主要過(guò)程； （ a） 運(yùn)行 Keil軟件，建立工程并保存工程和項(xiàng)目 到指定文件夾 ，如下圖 （ a） ； 圖 （ a） XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 33 （ b） 如下圖 （ b）， 使用 C 語(yǔ)言參照各芯片工作時(shí)序?qū)φ麄€(gè)程序進(jìn)行編寫(xiě)、編譯檢查錯(cuò)誤、排錯(cuò)， 最終編寫(xiě)好的程序見(jiàn)附錄（ B）； 圖 （ b） 系統(tǒng) 調(diào)試 利用 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行實(shí)物調(diào)試， 將寫(xiě)好的程序用 STC＿ ISP＿ V486 單片機(jī)燒寫(xiě)軟件進(jìn)行燒寫(xiě) ， 如圖 (a)。 總體 調(diào)試結(jié)果如圖 （ b）； 圖 （ a） XX學(xué)院 XX屆畢業(yè)論文 34 圖 （ b） 調(diào)試過(guò)程分析：利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板對(duì)每一個(gè)單元電路進(jìn)行局部 調(diào)試。具體就 是，給每一個(gè)單 元電路編寫(xiě)程序，然后對(duì)進(jìn)行試調(diào)，最終對(duì)整體進(jìn)行試調(diào)。在調(diào)試時(shí)要做到 幾點(diǎn)：第一，檢查電源電壓和電流是否正常，芯片有無(wú)發(fā)熱。第二，每一個(gè)單元電路是否工作正常，性能是否達(dá)到要求，穩(wěn)定性如何。第三，整體調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)溫度、 噪音、 震動(dòng)等外界條件的干擾都是否滿足要求。第四，做好 不良 記錄以便方便調(diào)試。第五，遇到問(wèn)題查找原因，解決問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試、調(diào)試，逐步推進(jìn)，最終要滿足課題要求。 搭建 系統(tǒng)實(shí)物 （ a） 根據(jù) 繪制原理圖時(shí) 生成的元器件清單，購(gòu)買(mǎi)需要的元器件 。 （ b）按照 設(shè)計(jì)好的 PCB 圖紙 （見(jiàn)附錄 C） 到生 產(chǎn)廠家制作 PCB 板 （由于本設(shè)計(jì)在此僅用來(lái)演示不用于實(shí)際運(yùn)用，因此用萬(wàn)能 PCB 板來(lái)搭建），接下來(lái) 搭建最