【正文】 再來(lái)了解讀時(shí)隙。所有寫時(shí)隙必須在 60μ s以上（即由高拉低后持續(xù) 60μ s以上），各個(gè)寫時(shí)隙之間必須保證最短 1μ s 的恢復(fù)時(shí)間。而數(shù)據(jù)位的讀和寫則是通過(guò)使用讀、寫時(shí)隙實(shí)現(xiàn)的。 Read Power Supply （讀供電方式） B4H 主機(jī)發(fā)起此命令后的每個(gè)讀數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)， DS18B20 發(fā)信號(hào)通知它的供電方式： 0 為寄生電 源方式， 1為外部供電方式。 Convert T （溫度轉(zhuǎn)換） 44H 此命令開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換操作。 Rrad Scratchpad （讀暫存器） BEH 此命令讀取暫存器內(nèi)容，從字節(jié) 0一直讀取到字節(jié) 8。 Alarm Search （告警搜索） ECH 此命令流程圖和 Search Rom 命令相同，但是 DS18B20 只有在最近的一次溫度測(cè)量時(shí)滿足了告警觸發(fā)條件，才會(huì)響應(yīng)此命令。此命令可用于單掛接或者多掛接總線。共有 5 位 ROM 操作命令。主機(jī)釋放總線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升沿。因此，必須采用軟件的方法來(lái)模擬單線的協(xié)議時(shí)序。如果 DS1302 一直沒(méi)有掉電，則不存在此問(wèn)題。 開(kāi) 始初 始 化顯 示 子 程 序鍵 盤 掃 描 子 程 序D S 1 3 0 2 子 程 序D S 1 8 B 2 0 子 程 序鬧 鈴 子 程 序延 時(shí) 子 程 序 圖 多功能電子鐘主程 序流程圖 子程序 設(shè)計(jì) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序設(shè)計(jì) 該程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì) DS1302 寫保護(hù)、 充電， 對(duì) 年 、 月 、 日 、 時(shí) 、 分 、 秒等寄存器的讀寫操作。 主程序設(shè)計(jì) 第一次上電，系統(tǒng)先進(jìn)行初始化， LED 顯示初始時(shí)間“ 14： 28： 00”，并開(kāi)始走時(shí)。 19 表 單片機(jī)寄存器的復(fù)位狀態(tài)表 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P P3 FFH SCON 00H IP 000000B SBUF 不定 IE 0 00000B PCON 0 B(NMOS) TMOD 00H 0 0000B(CHMOS) V c cR S TGND8 9 C 5 11K22uf+5V c cR S TGND8 9 C 5 11K22uf+5R E S E T200V c cR S TGND89C 511K22uf+5R E S E T10K22uf a、上電復(fù)位 b、按鍵電平復(fù)位 c、按鍵脈沖復(fù)位 圖 上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路 20 第四章 電子時(shí)鐘 軟件 設(shè)計(jì) C51 單片機(jī)可以應(yīng)用匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其有效時(shí)間持續(xù) 24 個(gè)時(shí)鐘周期（ 2個(gè)機(jī)器周期）以上。 復(fù)位后， PC 內(nèi)容初始化為 0000H， 使單片機(jī)從 0000H 單元 開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)響鈴標(biāo)志位為“ 1”時(shí)， 送一定頻率脈沖，使蜂鳴器 U11發(fā)出聲音 [16]。 18 另外，也可以購(gòu)置一塊音樂(lè)集成電路，加置在單片機(jī)和蜂鳴器之間，當(dāng)單片機(jī)連接鬧鈴電路的管腳送出高電平時(shí)，音樂(lè)集成電路會(huì)給蜂鳴器特定脈沖 ，使蜂鳴器發(fā)聲 。 不過(guò) 該方法 只能做一些簡(jiǎn)單音樂(lè) ，并且音 樂(lè)程序會(huì)占用很多 單片機(jī)存儲(chǔ)資源。 K7鍵：該鍵 為帶自鎖按鍵，按下后鬧鈴開(kāi)啟 ，彈出后鬧鈴關(guān)閉。例如：校對(duì)小時(shí)狀態(tài)，每按一下，小時(shí)位加 1，當(dāng)加 至 小時(shí)最高值 23 時(shí)，再按 K4 鍵，小時(shí)位回 0。 17 表 按鍵功能表 按鍵 鍵名 功能 屬性 K1 Calendar 顯示日歷 自鎖 K2 T 顯示溫度 自鎖 K3 FUN 功能選擇 自動(dòng)復(fù)位 K4 UP 數(shù)值加一操作 自動(dòng)復(fù)位 K5 DOWN 數(shù)值減一操作 自動(dòng)復(fù)位 K6 Enter/Snooze 確認(rèn)鍵 /貪睡 自動(dòng)復(fù)位 K7 Alarm 鬧鈴開(kāi)關(guān) 自鎖 按鍵操作說(shuō)明如下： K1 鍵：該鍵為帶自鎖按鍵，在正常顯示時(shí)間狀態(tài)下，每次將按鍵按下， LED 數(shù)碼管將顯示日期；再次按下，按鍵彈出，重新顯示時(shí)間。 K K K K6 鍵為自動(dòng)復(fù)位按鍵。 對(duì)于內(nèi)置了上拉電阻的 I/O 引腳來(lái)說(shuō)，外接上拉電阻沒(méi)有意義 [15][16]。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O 口，在按鍵數(shù)量 較 多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。關(guān)于 74LS164 的具體編程方法，請(qǐng)參見(jiàn)第四章 16 顯示子程序設(shè)計(jì)部分 [14][15]。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)單，且 CPU 占用率低，但每個(gè) LED 數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器來(lái) 鎖存 每一個(gè)顯示位的筆段代碼，硬件開(kāi)銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng)，易造成亮度低，閃爍問(wèn)題。另外， AT89C51 本身沒(méi)有專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口。如圖 所示，AT89C51 單片機(jī)的 腳接 DS18B20 的 I/O 腳，作為數(shù)據(jù)的讀入和寫出口。 作為串行時(shí)鐘接口， 作為時(shí)鐘數(shù)據(jù)的 I/O。當(dāng) +5V 電源恢復(fù)供電， LED 依舊顯示當(dāng)前時(shí)間，而不會(huì)因?yàn)閿嚯娛瓜到y(tǒng)復(fù)位到初始化時(shí)間，避免了重新校時(shí)的麻煩。 由于 此 電子時(shí)鐘 要求 具有鬧鈴功能，所以 設(shè)計(jì)有鬧鈴電路，進(jìn)行聲音響鈴。硬件電路框圖參照?qǐng)D 。只要告警標(biāo)志置位， DS18B20 就將響應(yīng)告警搜索命令，這也就允許單線上多個(gè) DS18B20 同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量， 即使 某處溫度越限，也可以識(shí)別出正在告警的器件。 在 DS18B20 完成溫度變換之后，溫度值與存儲(chǔ)在 TH 和 TL 內(nèi)的告警觸發(fā)值相比較。其中， TM 為測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入 “ 0” ，不能改變； R0、 R1 是溫度計(jì)分辨率設(shè)置位 。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)如圖 所示。所以 DS18B20 多應(yīng)用與 HVAC 環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過(guò)程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。通過(guò)編程，用戶 還 以自行設(shè)定告警上下限 溫度，告警尋找命令可以識(shí)別和尋址那些溫度超出預(yù)設(shè)告警界限的器件。 通過(guò)編程， DS18B20 可以實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位溫度讀數(shù)，信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DS18B20或從 DS18B20 送出，因此從單片機(jī)到 DS18B20 僅需要連接一條線。 ℃；電源范圍寬： +4～ +30V。 另外，采集 環(huán)境的溫度 也 可 采用 IC 化的溫度傳感器。寄存器和 RAM的操作通過(guò)命令字節(jié)的 BIT6 加以區(qū)別。其中編碼 RS=01 為 2 KΩ ，RS=10 為 4 KΩ ， RS=11 為 8 KΩ ，而 RS=00 將不允許進(jìn)行充電。寄存器的 BIT4～ BIT7（ TCS）決定 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 充電控制寄存器 TCS TCS TCS TCS DS DS RS RS RAM 寄存器 — — — — — — — — 10 是否具備充電性能：僅在編碼為 1010 的條件下才具備充電性能，其他編碼組合不允許充電。 因此，通過(guò)置寫保護(hù)位，可以提高數(shù)據(jù)的安全性。 一般在設(shè)置時(shí)鐘時(shí)，可以停止其工作，設(shè)定完之后， 再啟動(dòng)其工作。當(dāng)為 12 小時(shí) 制式 時(shí)，位 5 為“ 0”表示 AM；為“ 1”表示 PM。 DS1302 的 片內(nèi)寄存器 表 DS1302 有關(guān) 日歷、時(shí)間 的 寄存器 讀寄 存器 寫寄 存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 10 秒 秒 0059 83H 82H 10 分 分 0059 85H 84H 24/12 0 10 時(shí) 時(shí) 112 023 AM/PM 87H 86H 0 0 10日 日 131 89H 88H 0 0 10月 月 112 8BH 8AH 0 0 0 0 0 周日 17 8DH 8CH 10 年 年 0099 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 — 通過(guò)控制字對(duì) DS1302 片內(nèi)寄存器進(jìn)行尋址之后，即可就所選中寄存器的各位進(jìn)行操作。所有寫入或讀出操作都是先向芯片發(fā)送一個(gè)命令字節(jié)。不管是否寫了全部 31 字節(jié)，所寫的每一個(gè)字節(jié)都將傳送至 RAM。 圖 DS1302 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序 DS1302 的數(shù)據(jù)讀寫方式有兩種，一種是單字節(jié)操作方式，一種是多字節(jié)操作方式。 4. BIT 0（最低有效位）：如為 0，表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。當(dāng) A4～ A0=7，為芯片寫保護(hù)寄存器地址?？刂谱指魑坏暮x和作用如下： 1. BIT7： 控制字的最高有效位 ， 必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302 中。要想與 DS1302 通信，首先要先了解 DS1302 的控制字。 7 DS1302 引腳說(shuō)明 V CC1X1X2GNDV CC2SCL KI/ORSTD S13021234U38765 圖 DS1302 芯片引腳圖 其 的引腳功能參照表 。工作電壓寬達(dá) ～ 。同樣， DS1643 擁有 28 只管腳，硬件連接起來(lái) 占用微處理器 I/O 口較多，不 方便 系統(tǒng)功能拓展和維護(hù) 。 時(shí)鐘日歷芯片 選擇 常用時(shí)鐘日歷芯片比較 在電子時(shí)鐘 設(shè)計(jì)中，常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片有 DS1288 DS121 DS164 DS1302。 此外， AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式 —— 空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。 AT89C51單片機(jī) 是一款低功耗 ，低電壓 ，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB（可經(jīng)受 1000 次擦寫周期） 的 FLASH 可編程 可反復(fù)擦寫 的 只讀程序存儲(chǔ)器 （ EPROM） ，器件采用 CMOS 工藝和 ATMEI 公司的 高密度、非易失性存儲(chǔ) 器（ NURAM） 技術(shù)制造， 其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容 。 例如比較常用的 AT89C2051 單片機(jī)， 帶有 2KB Flash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（ E2PROM）的低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。 另外很多功能不同的單片機(jī) 是兼容的，這就更便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多功能性。單片機(jī)廣泛應(yīng)于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域 傳統(tǒng) 。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。但是受芯片引腳數(shù)量和功能限制，不容易實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的多功能性。 采用 NE555 時(shí)基電路或其他振蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，作為秒加法電路的時(shí)鐘信號(hào)或微處 理器的外部中斷輸入信號(hào)，可構(gòu)成電子鐘。 555 定時(shí) 器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。交流供電為主，直流電源為后備輔助電源， 能自動(dòng)切換。當(dāng)今市場(chǎng)上 的 電子時(shí)鐘品類繁多， 外 形 小巧別致 。 隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越青睞功能多樣化的產(chǎn)品。 電子 鐘是采用 電子 電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí) 、 分 、 秒 進(jìn)行 數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置 ， 廣泛 應(yīng) 用于個(gè)人家庭 ， 室外廣場(chǎng)，汽車站和火車站 等公共場(chǎng)所 ， 成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。生活工作中班車要準(zhǔn)點(diǎn)，上班要準(zhǔn)時(shí)，開(kāi)會(huì)要有時(shí)間限制；工業(yè)生產(chǎn)中，每一道工序都要有嚴(yán)格的時(shí)間限制，這樣才能做到井井有條； 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?科技研究中，時(shí)間更是重中之重 。 在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品正在以前所未有的革新速度，向著功能多樣化、體積最小化、功耗最低化的方向迅速發(fā)展，電子技術(shù)的發(fā)展 有力 的 推動(dòng) 社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展 。 如果沒(méi)有時(shí)間的概念，社會(huì) 將停 滯不前 。 DS1302。 這種 設(shè)計(jì) 方法的優(yōu)點(diǎn)是 電路簡(jiǎn)單 ，性能穩(wěn)定 ，實(shí)時(shí)性好，時(shí)間和溫度精度高， 性價(jià)比高，開(kāi)發(fā)較為容易 。 根據(jù)人們的不同要求， 本設(shè)計(jì)主要為實(shí)現(xiàn)一款可正常顯示時(shí)鐘 /日歷、測(cè)量環(huán)境溫度、帶有定時(shí)鬧鈴的多功能電子時(shí)鐘。 XX 大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 （ 畢業(yè)論文 ） 題 目： 單片機(jī) 多功能電子鐘的設(shè)計(jì) — 硬件設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 昊天 學(xué) 號(hào)： 20202016 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 010203 指導(dǎo)教師： 劉 華 I 摘 要 電子鐘主要是利用現(xiàn)代電子技術(shù)將時(shí)鐘電子化、數(shù)字化 。 筆者通過(guò)查閱大量的資料。 關(guān)鍵詞 ： 電子時(shí)鐘 ； 多功能； DS1302 時(shí)鐘日歷芯片； AT89C51； 溫度傳感器 II The Design with Investigation of the Multifunction Electron Clock － The Desig