【正文】 dat|=0x80。 // 給脈沖信號 dat=1。i0。 unsigned char dat = 0。 } } DS18B20 的讀操作 DS18B20 讀操作時需要 先將數(shù)據(jù)線拉低然后再將數(shù)據(jù)線拉并延時，這時可以讀取到數(shù)據(jù)的一個位，如此循環(huán) 8次并將數(shù)據(jù)處理即可讀到一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 DQ = 1。0x01。 i) { DQ = 0。 for (i=8。 //延時，結(jié)束初始化 } DS18B20 的寫操作 DS18B20 進行寫操作時需將數(shù)據(jù)線拉低，然后先低位再高位向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)，并延時，然后將數(shù)據(jù)線拉到高電平，如此重復直到將命令發(fā)送完為止（在這里我 設了 8個循環(huán)），最后再將數(shù)據(jù)線拉高。 //精確延時，大于 480us DQ = 1。 //稍做延時 DQ = 0。 以下是 DS18B20 的初始化程序 : /*****初始化 DS18B20*****/ void Init_DS18B20(void) { 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 18 DQ = 1。 當然僅僅知道 DS18B20 工作命令是不夠的，還需要了解 DS18B20 的通訊協(xié)議，與DS18B20 通訊必須有三個步驟：每次通訊時需對 DS18B20 進行初始化操作，在初始化完成后需要發(fā)送 ROM 尋址指令（只有一片工作時不需要尋址，使用 0XCC 命令即可），然后再發(fā)送 RAM 指令，這樣才能使 DS18B20 進行相應的工作。 由于本次設計采用的顯示模塊是 LED 數(shù)碼管，所以開機顯示很簡單，即使全部數(shù)碼管顯示 8。 開機顯示函數(shù) 在眾多有顯示器件的電子產(chǎn)品中，大多都有在開機時設置開機畫面，這樣一是可以讓產(chǎn)品有個預熱的時間，讓系統(tǒng)可以初始化，二來也可以顯示品牌，提升用戶好感。 在初始化函數(shù) void init()中，首先開全局中斷，設置中斷允許，然后以方式 1開兩個定時器的中斷，并將定時器 0賦初值為 50ms，定時器 1 賦初值為 1ms，此處定時器 0為系統(tǒng)初始化 讀取溫度 是否有按鍵被按下 按鍵函數(shù) 時間更改 秒表模式 顯示日歷時間及溫 度 是 設置 秒表 否 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 17 時鐘計時用，而定時器 1為秒表計時。 圖 系統(tǒng)軟件流程框圖 在系統(tǒng)流程框圖設計出來后，就要考慮各個模塊的設計， 具體大概有系統(tǒng)初始化、開機顯示、 DS18B20 模塊、按鍵函數(shù)、 DS1302 函數(shù)、陰歷函數(shù)、顯示函數(shù)、鬧鐘函數(shù)、秒燈函數(shù)、整點報時函數(shù)等等。 圖 揚聲器模塊 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 16 4 系統(tǒng)軟件的設計 在系統(tǒng)硬件電路方案設計完成后，接下來就要考慮整 個系統(tǒng)軟件的設計，首先，要梳理清楚本次設計所要實現(xiàn)的功能具體有哪些，然后根據(jù)要實現(xiàn)的功能，建立系統(tǒng)軟件框架的流程圖，在設計出流程圖后，需要對整個系統(tǒng)進行功能模塊的劃分，這樣就可以把大的思路化為小的需求，從而逐個模塊的實現(xiàn)所要展現(xiàn)的功能，最后，在各個模塊實現(xiàn)后，就可以把各個模塊通過合理的串聯(lián)，構(gòu)成完整的具備各種功能的系統(tǒng)程序。電路很簡單，由 電阻、三極管 9012 以及蜂鳴器構(gòu)成，其中三極管起到了放大和開關(guān)的作用，電阻主要是起到限流的作用以避免三極管被燒毀。本次 設計的揚聲器模塊在設計時考慮到此設計只是由于演示用，故而并沒有設計有聲音放大的功能，只是簡單的用蜂鳴器設計電路來發(fā)出聲音。 顯示模塊如圖 所示。 LE為輸出鎖存端，當輸出鎖存端 LE為高電平時，鎖存功能對數(shù)據(jù)是不存在的，即輸出同步。 表 MAX7219 引腳功能 74HC573 是 8 進制數(shù) 據(jù)鎖存器，是一種 CMOS 器件。該芯片通過三線串行接口于單片機相接，而且只需要外接一個10k 電阻即可設置所有數(shù)碼管的電流，單片機通過 MAX7219 的串行數(shù)據(jù)線、串行時鐘線和芯片選通線即可實現(xiàn)控制多個數(shù)碼管顯示。當有多位數(shù)碼管時，就是利用公共陰極使數(shù)碼管逐一顯示，從而形成位選。 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 13 LED 數(shù)碼管分為共陽極與共陰極兩種，本設計中使用的是 20位共陰極 7 段數(shù)碼管。 圖 鍵盤模塊 顯示模塊 本次設計顯示模塊使用的是 20位 7段共陰極 LED 數(shù)碼管，顯示清晰，電路設計簡 單。其中 S1為設置鍵， S2 為 +鍵， S3為 鍵， S4為功能鍵。 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 12 圖 溫度檢測模塊 鍵盤模 塊 鍵盤模塊可以設計成矩陣鍵盤或者是獨立鍵盤兩種形式，它們各有自己的優(yōu)點，如果選用矩陣鍵盤模式設計可以在減少 I/O 口使用的情況下設置盡可能多的按鍵，這樣一來也可以獲得更多的按鍵功能。 DS18B20 檢測溫度的原理是將溫度通過芯片內(nèi)部轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后通過 DQ 引腳將數(shù)字信號傳到單片機內(nèi)，通過單片機的處理再讀出相應的溫度。 時鐘電路設計如圖 所示。本次設計即根據(jù)這個特性，將 VCC2 直接接入電源開關(guān)前，將 VCC1 接入 3V 紐扣電池，這樣只要萬年歷接入電源，即使沒有打開開關(guān)也可以給DS1302 供電使其工作，而在主系統(tǒng)掉電后就會啟用備用電源，使 DS1302 在備用電源的作用下繼續(xù)運行，這樣當系統(tǒng)再次上電后，時間仍然是準確的，不用再重新設定時間，而且還節(jié)省了備用電源的電量。 DS1302 內(nèi)置的時鐘模塊可以獨立走時，可以向單片機提供秒、分、時、日、月、星期、年在內(nèi)的時間信息，而且具有閏年自動補償功能。 圖 復位電路 （ 4） STC89C52 最小系統(tǒng) STC89C52 單片機最小系統(tǒng)如圖 所示。 圖 晶振電路 （ 3）復位電路 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 10 單片機復位即使單片機和其他模塊初始化為最初的狀態(tài)，復位電路通常有上電復位和手動復位兩種方式，上電復位即通過電容的充放電實現(xiàn)單片機的復位，但有些情況下，采用手動復位是很有必要的，本設計即采用的是手動按鍵復位。 圖 電源電路 （ 2）晶振電路 STC89C52單片機必須在時鐘信號的作用下才能正常工作，所以就必須有晶振電路，晶振電路上電啟動后會震蕩產(chǎn)生時鐘信號，而這個時鐘信號就是單片機有序工作的基準信號。另外再在 DC電源接口輸出端接上自鎖開關(guān)，這樣就起到了隨心控制電源的功能。 STC89C52 單片機構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單且可靠，在用 STC89C52 單片機設計最小系統(tǒng)時，只需要為單片機接入晶振電路、時鐘電路和復位電路即可，其結(jié)構(gòu) 如圖 所示，由于STC89C52 單片機自身的限制，此最小系統(tǒng)只能運用于對運算速度要求不高的設計。 (4)P0、 P P P3端口均可作普通 I/O口使用，其中一些端口還具有第二功能，由于本次設計并沒有多少涉及第二功能的使用，此處就不介紹了。 EA 引腳是單片機的外部存儲允許位，當單片機只需要訪問內(nèi)部存儲時，直接將 EA 引腳拉高即可。 （ 2） XTAL1 和 XTAL2 是單片機的時鐘引腳，當采用外部時鐘信號時， XTAL1 接晶振，XTAL2 懸空，當采用內(nèi)部時鐘時，兩個引腳均要接上晶振，并在晶振兩端與地之間接上20~33pF 的小電容，使時鐘起振，并使時鐘更穩(wěn)定。 即定時器 T0、 T T2 ? 外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 ? 通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART ? 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） ? PDIP 封裝 STC89C52 單片機引腳及功能 STC89C52 單片機的引腳分布如圖 所示。 鍵盤模塊 DS1302 時鐘模塊 數(shù)碼管顯示模塊 DS18B20 溫度檢測 STC89C52 主控模塊 揚聲器模塊 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 7 ? 工作電壓： ～ ? 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz ? 8KB程序存儲器 ? 512 字節(jié) RAM ? 32 條 I/O 口線 ? ISP 程序下載，可以直接通過串口升級程序。與其它傳統(tǒng) 51 單片機相比，具有更多功能，能滿足多數(shù)對運算速度要求不高的電子產(chǎn)品 的需求，為很多產(chǎn)品提供了一種性價比高的解決方案。其中，主控芯片采 用 STC89C52 單片機，時鐘芯片采用 DS1302，溫度檢測器件采用DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，顯示模塊分別由 MAX7219 和 74HC573 驅(qū)動的共 20 個 LED 數(shù)碼管構(gòu)成。 4） 采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器作為溫度檢測模塊。 2） 采用 DS1302 作為時鐘芯片。 由于本設計暫未考慮濕度顯示設計，且 DS18B20 的溫度檢測 更為精確，所以本次設計選擇了方案 1，采用 DS18B20 測溫。 DH11 傳感器具有響應快，抗干擾能力強，性價比高等特點，且由于其采用了單線串行接口，所以可以很方便的集成進系統(tǒng)，這使得它在很多苛刻的場合都得到應用。它可以實現(xiàn)55℃到 +125℃之間的溫度測量，且測溫誤差不超過 +/℃。故從經(jīng)濟和實用的角度考慮，本次設計選擇方案 2. 溫度檢測模塊 方案 1：采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器作為溫度檢測模塊 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 5 DS18B20 體積小、接線少且反應靈敏，可以很方便的用于環(huán)境測溫。 方案 2:采用多位 LED 數(shù)碼管構(gòu)成顯示模塊 采用 LED 數(shù)碼管用于顯示時，雖然說顯示的內(nèi)容有限，但是也可以顯示 0到 9的數(shù)字以及有限的幾個英文字母，而且驅(qū)動電路和程序的設計非常簡單，價格也比液晶顯示器要低得多。該顯示器和其它同類型的顯示器相比，不管是周邊電路結(jié)構(gòu)設計，還是顯示程序設計都要簡單的多，而且它的價格也略低于相同規(guī)模的顯示器。 由于采用單片機計時會采用計數(shù)器，這樣就占用了硬件資源，而且還需要設置中斷與算法，也會占用單片機的資源，而采用 DS1302 計時單片機就可以避免計算時間所占用的資源，且 DS1302 計時更準確，又具有掉電保護，電路設計也較簡單，綜上所述，本次設計采用方案 2—— 采用 DS1302 為時鐘芯片。其采用三線接口（時鐘，數(shù)據(jù)，復位 ）與單片機進行同步通信，占用資源少，計時精確。 然而用單片機實現(xiàn)計時，雖然不用外接時鐘芯片，且充分的利用了單片機的資源，但是計時精度卻不夠高，容易產(chǎn)生誤差，而且一旦掉電就會失去所有的數(shù)據(jù)。但是， MSP430F169作為混合信號處理器，針對本次設計，許多功能未必有用，而且本次設計對處理速度的要求也不是很高， STC89C52同樣可以勝任，從成本和方便調(diào)試的角度考慮，本次設計選擇方案 1。其中，MSP430F169更是具備了多種工作模式，多個串行接口，硬件乘法器， AD轉(zhuǎn)換等等功能。 方案 2：采用 MSP430F169 單片機作為系統(tǒng)控制芯片 MSP430系列單片機是美國德州儀器 公司 推出的一種 16位超低功耗、具有精簡指令集（ RISC） 的混合信號處理器 （ Mixed Signal Processor） 。 控制模塊 方案 1：采用 STC89C52 單片機作為系統(tǒng)控制芯片 STC89C52單片機是 STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的 CMOS 8位微控制器，其使用了經(jīng)典的 MSC51內(nèi)核，但由于做了很多的改進所以使得芯片具備了傳統(tǒng) 51單片 機并不具備的功能。 根據(jù)本設計最終要實現(xiàn)的功能，可將本系統(tǒng)分為控制模塊，時鐘模塊，顯示模塊及溫度檢測模塊等。 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 2 圖 系統(tǒng)框圖 操控電路 DS1302 時鐘電路 顯示電路 蜂鳴器電路 電源電路 溫度檢測電路 單片機控制電路 軟件控制 中國地質(zhì)大學江城學院畢業(yè)設計（論文 ） 3 2 系統(tǒng)方案選擇 由于現(xiàn)在市面上已經(jīng)有很多電子萬年歷產(chǎn)品，且分有很多種類，它們的性能和價格都不盡相同，所以電子萬年歷應該如何設計才能具有競爭性就尤其重要。本次設計所用功能均通過軟件控制實現(xiàn)， 電路通過 5V供電，直接用手機充電器即可實現(xiàn)穩(wěn)定工作。在本設計中共設置了四個按鍵，還有一個蜂鳴器模塊，可以通過這四個按鍵實現(xiàn)對日歷時鐘信息的調(diào)整以及鬧鐘功能和秒表功能。而且萬年歷除了可以顯示時間外還可以顯示年月日星期等信息，如果加入外圍器件，還可以顯示溫度濕度信息等等。而且還可以被用于學校學生的興趣設計，增強學生的動手能力，因此，本