【正文】 當主機從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產生讀時隙。對于主機寫“ 0”時隙的情況， DQ 線必須被拉至低電平且至少保持低電平 60μ s。 DS18B20 在 DQ 線變低后的15～ 60μ s的窗口對 DQ 進行采樣，如果為高電平，就為寫“ 1”；如果為低電平，就為寫“ 0”。有 2種類型的寫時隙：寫“ 1”和寫“ 0”。 首先了解寫時隙。其中，除了應答脈沖之外，均由 主機產生。 4. 數(shù)據(jù)處理 DS18B20 要求有嚴格的時序來保證數(shù)據(jù)的完整。此重調操作在 DS18B20 加電時自動產生。如果在此命令后主機產生讀時隙，那么只要器件在進行溫度轉換就會輸出 0，轉換完成后再輸出 1。如果在此命令后產生讀時隙，那么只要器件在進行復制就會輸出 0，復制 完成后，再輸出 1。主機可以隨時發(fā)起復位脈沖以停止此操作。 23 表 DS18B20 內存操作命令 命令類型 命令字節(jié) 功能說明 Write Scratchpad （寫暫存器） 4EH 此命令寫暫存器中地址 2～ 4的 3個字節(jié)（ TH、 TL和配置寄存器）在發(fā)起復位脈沖之前， 3個字節(jié)都必須要寫 。 3. 內存操作命令 在成功執(zhí)行了 ROM操作命令之后，才可以使用內存操作命令。 Search Rom （搜索 ROM） F0H 主機調用此命令，通過一個排除法過程，可以識別出總線上所有器件的 ROM 序列號。 Skip Rom （跳過 ROM） CCH 此命令用于單掛接總線系統(tǒng)時，可以無需提供 64 位 ROM 序列號皆可運行內存操作命令。 只有序列號完全匹配的 DS18B20 才能 響應 后面的內存操作命令，其他不匹配的將等待復位脈沖。如表 。 2. ROM 操作命令 一旦總線主機檢測到應答脈沖，便可以發(fā)起 ROM 操作命令。單線器件 DS18B20 檢測到該上升沿后，延時 15～ 60μ s，通過拉低總線 60～240μ s來產生應答脈沖。初始化過程如下：主機通過拉低單線 480μ s以上 ，產生復位脈沖，然后釋放該線，進入 RX接收模式。 主機操作單線器件 DS18B20 必須遵循下面的順序。 環(huán)境溫度采集子程序設計 DS18B20 是 一種 單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來對讀寫數(shù)據(jù)提出嚴格的時序要求，而 AT89C51單片機并不支持單線傳輸。 在進行寫操作時，需要先解除寫保護寄存器的“禁止”狀態(tài)。 21 開 始初 始 化寫 入 時 鐘 初 值開 始 計 時讀 出 數(shù) 據(jù)返 回 圖 實時時鐘日歷子程序流程圖 DS1302 每次上電時自動處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位 7置位 0，時鐘才開始計時。在讀寫操作子程序中都執(zhí)行了關中斷指令，因為在串行通信時對時序要求比較高，而且在此是用 I/O 口軟件模擬串行時鐘脈沖，所以在通信過程中最好保證傳輸?shù)倪B續(xù)性，不要允許中斷。 主程序流程圖如圖 。初始日期為 2020 年 5月 12日，此刻若按 K1鍵， LED 顯示“ 080512”。 本設計使用 C語言編程。 ，匯編語言與機器指令一一對應所以用 匯編語言編寫的程序 在單片機里運行起來效率 較 高。實際電路請參見附錄 C，復位按鍵為 K8。按鍵電平復位是相當于 RST 端 通過電阻接高電平，如圖(b)所示；按鍵脈沖復位，利用 RC 微分電路產生正脈沖，如圖 (c)所示 [12]。上電瞬間， RC 電路充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖 ，隨著充電電流的減少， RST 的電位逐漸下降。 RST 端的外部復位電路有兩種操作方式：上電自動復位和按鍵手動復位。 89C51 單片機復位信號的輸入端是 RST 引腳，高電平有效。單片機復位后，除了 PC 之外，還對片內的特殊功能寄存器有影響， 它 們的復位狀態(tài)如表 所示。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當單片機系統(tǒng)在運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時， 也可按復位鍵重新啟動。如圖 。當 引腳為低電平時， S9012的發(fā)射極和集電極導通，使蜂鳴器發(fā)聲。此類集成電路體積較小，使用方便，不足的是音樂簡單、單一。且 1420 芯片可以分段錄音，還具有語音報時功能。 還有一種方法是采用錄音放音芯片 1420 做 鬧鈴，先對錄放音設備錄入一段音樂，當?shù)皆O定時間時，單片機控制錄放音設備放音。也可以在編程的時候編寫一段音樂程序，待鬧鈴 時間到時，調用該音樂程序給 揚聲器 ， 便響起音樂。 鬧鈴 電路 設計 鬧鈴音樂可以直接采用蜂鳴器鬧鈴， 如當前時刻與鬧鈴時間相同 ，單片機向蜂鳴器送出高電平，蜂鳴器發(fā)聲。 K6鍵：該鍵 為 自動復位鍵，在校對狀態(tài)下，按下該鍵，從校對狀態(tài)返回時間顯示狀態(tài)；在響鈴狀態(tài)下，按下該鍵， 鬧鈴進入貪睡狀態(tài)。調分、秒、年、月、日與 皆 之相同，只是各位最高值不同。 K4鍵：該鍵為自動復位鍵，在校對狀態(tài)下，每次按動該鍵，都會使相應校對位進行加 1 操作。 K2鍵：該鍵為帶自鎖按鍵，在正常顯示時間 狀態(tài)下，每次將按鍵按下， LED 數(shù)碼管將顯示環(huán)境溫度；再次按下，按鍵彈出，重新顯示時間。按鍵功能參見表 。每次按下后，會自動彈出。只有再次按下 ，按鍵彈出，與之連接的單片機管腳才會重新被拉回高電平。 如圖 。 鍵盤電路 如圖 。矩陣式鍵盤適合按鍵較多時使用。獨立式鍵盤是各 個 按鍵相互獨立，每個按鍵占用一個 I/O口線，每根 I/O 口線上的按鍵不會影響其他 I/O 口上按鍵工作狀態(tài)。 abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 1abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 2abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 4abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 5abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 6abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpGNDL E D 7240 240 240 240 240 240 240 240240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU474 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU574 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU674 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU774 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU874 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU974 L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCCGNDU 1074 L S 1 64+ 5V 圖 顯示面板 LED 分布圖 按鍵 電路 設計 根據(jù)功能需要，本時鐘 需要設置以下功能鍵：校對選擇鍵 ， 加 1操作 鍵 ， 減 1操作鍵 ， 顯示日期鍵 ， 顯示溫度鍵 ， 鬧鈴開關鍵。 74LS164 是 8位移位寄存器，應用該芯片驅動 LED 做顯示部分，其優(yōu)點在于連線簡單，節(jié)省單片機 I/O 口，軟件編程 容易 。 為了在顯示部分節(jié)省單片機 I/O 口 ，故采用靜態(tài)顯示方式。 靜態(tài)顯示，是由微型計算機一次輸出顯示模型后，就能保 持該顯示結果，直到下次發(fā)送新的顯示模型為止。因此合理的設計既應保證驅動電路易實現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無閃爍。 LED 顯示分動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示：動態(tài)顯示方式 的 硬件電路簡單 。 LED 結構簡單，體積小，功耗低，響應速度快，易于匹配，壽命長，可靠性高，而且顯示亮度高，價格便宜，市場上 也有專門的時鐘顯示組合 LED。對于一般的段式 LCD，需要專門的驅動電路，而且 LCD 顯示的可視性較差；對于具有驅動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點陣），一般采用并行接口，對微處理器的接口要求較高，占用資源多。電阻 R11作為 DS18B20 的 I/O 口的上拉電阻，在讀時隙結束時， I/O 引腳將通過此上拉電阻拉回至高電平 [13]。 V C C 1X1X2GNDV C C 2S C L KI / OR S TD S 1 3 0 2B A T T E R YB T 1Y13 2 .7 6 8 K H z1234U38765P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78R S T / V P D9P 3 .0 / R x D10P 3 .1 / T x D11P 3 .2 / I N T 012P 3 .3 / I N T 113P 3 .4 / T 014P 3 .5 / T 115P 3 .6 / W R16P 3 .7 / R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V C C40A T 8 9 C 5 1U1+5 圖 系統(tǒng)時鐘電路 環(huán)境溫度采集電路 設計 本設計中使用 DS18B20 溫度傳感器進行環(huán)境溫度采集和轉化。 DS1302 采用雙電源供電，平時由 +5V 電源供電，當 +5V 掉電之后，由圖中 BT1（ +3V備用電池）供電。 如圖， AT89C51 單片機 直接接 DS1302 的 RST 端，上電后， AT89C51的 腳自動輸出高電平。 時鐘電路 設計 系統(tǒng)時鐘應用了實時時鐘日歷芯片 DS1302，其連接如圖 。當 +5V 電源 被 切斷 后， DS1302 啟用 +3V 電源，可以保持 DS1302 繼續(xù)工作。 整個電路使用了兩種電源， +5V 電源 將為整個電路供電 。 A T 8 9 C 5 1溫 度 傳 感 器D S 1 8 B 2 0鬧 鈴 電 路+ 5 V 電 源7 位 共 陰L E D 顯 示鍵 盤時 鐘 日 歷 芯 片D S 1 3 0 2+ 3 V 電 源 圖 多功能電子時鐘硬件系統(tǒng)框圖 14 鍵盤是為了 完成 時鐘