【正文】 和顯示位置設(shè)置 I/D，光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無效。 圖 1602 液晶顯示 （ 2）原理說明 ① LCD1602 控制字節(jié) 1602液晶模塊的讀寫操作 ，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 圖 其中圖 13示出的三個按鍵，由上向下分別第一位鍵 鍵 鍵 3，對應(yīng)于系統(tǒng)的功能分別是：時鐘的模式選擇鍵、加鍵、減鍵。 DS18B20 要 完成一個讀時序 過程，至少需要 60 ? s 才能完成。 DS18B20的讀時序分為讀 0 時序和讀 1時序兩個過程，如圖 12（ b）所示。 DS18B20 上電復(fù)位時的溫度值固定為 0550H，即 85℃。 表 6 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)舉例 溫度值 /℃ 數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)輸出（ 16 進(jìn)制） +125 0000 0011 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1101 FF5EH 1111 1110 0101 1110 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H ③ DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時序 根據(jù) DS18B20 的通信 協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過這幾個步驟：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖），接著 ROM 功能命令，發(fā)存儲器操作命令，最后處理數(shù)據(jù)。后面的 Bit10～ Bit4 部分則構(gòu)成溫度數(shù)據(jù)的整數(shù)部分，而 Bit3～ Bit0 部分則構(gòu)成溫度數(shù)據(jù)的小數(shù)部分。 表 5 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)輸出格式 位 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 高 8 位 S S S S S 62 52 42 位 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 低 8 位 32 2 12 02 12? 22? 32? 42? 其中， Bit15～ Bit11 所示的 S 是符號位用以表示溫度是零上還是零下。因此，系統(tǒng)編程時必須將得到的溫度值進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。斜率累加器則用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值；只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。計數(shù)門的開啟時 間由高溫度系數(shù)振蕩器來確定，每次測量前，首先將 55℃所對應(yīng)的一個計數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。其中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 溫度采集模塊 的 設(shè)計 及 原理 （ 1）模塊設(shè)計 系統(tǒng)溫度采集部分原理圖如圖 10 所示。“ WP” 是寫保護(hù)位，在任何的對時鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 必須為 0?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出的。位 1 至位 5指操作單元的地址。表 1 為DS1302 的控制字，此控制字的位 7必須置 1，若為 0則不能把對 DS1302 進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng)命 令字節(jié)為 FE或 FF 時， DS1302工作在多字節(jié)連續(xù)傳送模式， 31 個 RAM 寄存器從 0 地址開始，連續(xù)讀 /寫從 0位開始的數(shù)據(jù)。當(dāng)命令字節(jié)為 BE 或 BF時， DS1302 工作在多字節(jié)順序傳送模式。 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 )。 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。后面幾個時鐘寄存器中數(shù)據(jù)存儲情況基本和秒寄存器數(shù)據(jù)的存儲情況相同。 bit6～ bit4 為十位數(shù)的 BCD 碼，而 bit3～ bit0 為個位的 BCD 碼。也就是使 用 0～ 9這 10個數(shù)值的二進(jìn)碼來表示各位的數(shù)字。當(dāng)此寄存器內(nèi)容設(shè)置好以后，普通時鐘數(shù)據(jù)才能進(jìn)行后續(xù)的讀 /寫操作。 表 4 DS1302 的日歷、時間寄存器 寫寄存 器 讀寄存 器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 80H 81H CH 10秒 秒 82H 83H 10分 分 84H 85H 12/24 0 10 時 時 AM/PM 86H 87H 0 0 10日 日 88H 89H 0 0 0 10月 月 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 8CH 8DH 10 年 年 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 普通時鐘寄存器（ 包括秒、分、時等七種寄存器 ） 用于表示普通時鐘數(shù)據(jù)內(nèi)容，而其他三種寄存器用于只是 CPU 對 DS1302 進(jìn)行狀態(tài)的控制或設(shè)置。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 控制字節(jié)總是從最低 有效 位開始輸出。控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中；位 6如果 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)；位 5至位 1 指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為 0表示要進(jìn)行寫操作，為 1表示進(jìn)行讀操作。 AT89S52 主控制模 塊 鍵盤模塊 DS18B20 溫度采集模塊 LCD液晶 顯示模塊 DS1302時鐘模塊 圖 時鐘模塊 的設(shè)計 及原理 （ 1）模塊設(shè)計 系統(tǒng)時間部分原理圖如圖 8 所示 ?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；溫度的采集由 DS18B20 構(gòu)成；顯示部份由 液晶顯示屏 LCD1602 提供 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。當(dāng)工作于寄生電源時，也可以向器件提供電源。 圖 實物圖及引腳圖 各引腳說明如下： 引腳 1（ GND）：地。 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器的測量溫度范圍55℃～ +125℃，在 10～ +85℃范圍 內(nèi)，精度為177。 SCLK 始終是輸入端。上電動行時，在 Vcc 大于等于 之前， RST必須保持低電平。當(dāng) RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進(jìn)行操作。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) Vcc2小 于 Vcc1時， DS1302由 Vcc1供電。 DS1302 由 Vcc1或 Vcc2兩者中的較大者供電。 引腳功能說明 圖 4 示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1為后備電源， Vcc2 為主電源。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 圖 引腳圖 表 2 LCD1602 各引腳功能 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 Vss 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 Vdd 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 Vo 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 DS1302 時鐘芯片 DS1302 簡介 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。一般 1602字符型液晶顯示器實物如圖 2所示。在其他情況下， PSEN 線均為高電平封鎖狀態(tài)。 ⑤ PSEN (29 腳 )：片外 ROM 選通線。其第二功能是片內(nèi) EPROM 編程 /校驗時的電源線，在編程時， EA /Vpp 腳需要加上 21V的編程電壓。 該引腳的第二功能是對 EPROM 型芯片進(jìn)行編程和校驗時，此引腳傳送 52ms 寬的負(fù)脈沖選通信號，程序計數(shù)器 PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令碼放在 P0口上，由 CPU寫入 并執(zhí)行。該引腳的第二功能是作為備用電源輸入線。作為第二功能使用時， 各位的作用見表 1。 ④ P3口 10～ 17腳為 ～ 輸入 /輸出引腳 。 ③ P2口 21～ 28腳為 ～ 輸入 /輸出引腳 。 ② P1口 1～ 8 腳為 ～ 輸入 /輸出引腳 。 P0 口為雙向 8 位三態(tài)I/O 接口。它們可以雙向使用。正常工作時，接 +5V 電源。 圖 1. AT89S52 引腳圖 1) 電源線 ① GND（ 20 腳）：接地引腳。 MCS51 單片機(jī)外部引腳 AT89S52 單片機(jī)為 40個引腳的雙列直插式（ DIP）封裝，共分為電源線、端口線和控制線三類。通常， ROM 和 RAM 的存儲容量都可擴(kuò)展至 64KB。 （ 4） 低電壓、低功耗 低電壓、低功耗對便攜式產(chǎn)品和家用消費類產(chǎn)品是非常重要的。 （ 2） 便于擴(kuò)展 單片機(jī)片內(nèi)具有計算機(jī)正常運行所必需的部件，片外有很多供擴(kuò)展用的引腳（總線、并行 I/O 接口和串行 I/O 接口），很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 （ 1） 可靠性高 單片機(jī)的系統(tǒng)軟件都固化在 ROM 中，不易受病毒破壞。由于單片機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域為智能化電子產(chǎn)品，一般需要嵌入式儀器設(shè)備內(nèi)，故又稱為嵌入式微 控制器。 DS18B20 作為數(shù)字式溫度傳感器； LCD1602 液晶屏作為顯示 ；以 C 語 言作為編程語言 。 所以此次設(shè)計 選用 C語言編寫程序。而且 C語言可以嵌入?yún)R編語言來解決高時效性的代碼編寫問題。 方案二： 使用 C語言（ C51）， C語言程序 本身不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不作修改就可將程序從不同的單片機(jī)中移植過來。 編程語言的選擇方案和論證 方案一： 使用匯編語言， 匯編語言是一種面向機(jī)器的計算機(jī)低級編程語言，通常是為特定的計算機(jī)或系列計算機(jī)專門設(shè)計的。另 外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測量精度高、測量范圍廣等優(yōu)點。此設(shè)計方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會產(chǎn)生較大的測量誤差。 方案 三 ： 采用 DS1302 時鐘芯片實現(xiàn)時鐘， DS1302 芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ ， 300nA. 所以選用 DS1302 作為時鐘芯片。 方案二 : 采用 并行接口時鐘芯片 DS12887，采用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)并行總線 (三總線 )擴(kuò)展的接口電路 ,采用這種接口電路具有操作速度快 ,編程方便的優(yōu)點。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。 所以采用了 LCD液晶顯示屏 作為顯示。 方案二： 采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所 以也不用此種作為顯示 . 方案三： 采用 LCD 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見 ,雖價格較之?dāng)?shù)碼管 昂貴 些 ,但會減少設(shè)計中的很多連線。 方案二 : 采用 AT89S52,片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V 的超底壓工作；同時也與 MCS51 系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進(jìn)行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰?燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 第一章 設(shè)計方案論證 設(shè)計要求： （ 1） 具有年、