【正文】 整程序流程圖如圖 所示。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到 50ms 溢出時(shí)，就送給該位熄滅符，在下一次 溢出時(shí)，再送正常顯示的值，不斷交替，直到調(diào)整該位結(jié)束。所以增加了閃爍功能，即調(diào)整的位一直在閃爍，直到調(diào)整下一位。 時(shí)間調(diào)整程序設(shè)計(jì) 調(diào)整時(shí)間用 5 個(gè)調(diào)整按鈕， 1 個(gè)作為移位、控制用， 2個(gè)作為加和減用，還有 2 個(gè)作為鬧鐘調(diào)整使用，分別定義為控制按鈕、加按鈕、減按鈕、鬧鐘加按紐、鬧鐘減按紐。在首次對 DS1302 進(jìn)行操作之前，必須對它進(jìn)行初始化，然后從 DS1302 中讀出數(shù)據(jù)，再經(jīng)過處理后，送給顯示緩 沖單元。 鍵盤接口的設(shè)計(jì) 由于按鍵只有 5個(gè)，用普通按鈕接 10K 上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時(shí)低位在先。 預(yù)置 計(jì)數(shù)器 1 減法計(jì)數(shù)器 1 低溫度系數(shù)振蕩器 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 2 預(yù)置 溫度寄存器 減到 0 高溫度系數(shù)振蕩器 斜率累加器 計(jì)數(shù)比較器 增加 圖 DS18B20 測溫原 理 圖 停止 燕京理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 12 頁 在方式 0狀態(tài)下，串行口為同步移位寄存器方式，其波特率是固定的，為 fosc/12。這樣，當(dāng)輸入 8個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī) RXD 端輸出的第1字節(jié)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第 1 片 74LS164 中，而當(dāng)?shù)?2個(gè) 8個(gè)脈沖到來后，第 1 字節(jié)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第 2 片 74LS164，而隨后的第 2 字節(jié)的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第 1 片 74LS164。再來 1 個(gè)脈沖，第 1 個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出，進(jìn)入下個(gè) 74LS164 的第 1 位。 Q1～ Q8(第 3～ 6和 10～ 13引腳 )并行輸出端分別接數(shù)碼管的 h～ a（因?yàn)榇趶牡臀婚_始傳送）各段對應(yīng)的引腳上。 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖過后， 8 位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。 CP（第 8腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。 74LS164 為 TTl 單向 8位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。 C 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +5 0000 0001 1001 0001 0191H +5 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 5 1111 1111 0101 1110 FF5EH 25 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 23 22 21 20 21 22 23 24 S S S S S S6 S5 S4 圖 溫度數(shù)字值格式 LS 字節(jié) MS 字節(jié) 燕京理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 11 頁 表 74LS164 特性表 操作模式 輸 入 輸 出 復(fù) 位 MR A B Q0 Q1~Q7 移 位 L L Q0~Q6 H L L L Q0~Q6 H L H L Q0~Q6 H H L L Q0~Q6 H H H H Q0~Q6 74LS164 內(nèi)部為 8個(gè) D觸發(fā)器，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位， 74LS164 特性見表 。溫度值格式如圖 所示。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 176。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 由表 可見， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長，而且設(shè) 定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。低 5位一直 1， M是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測試模式。 DS18B20 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。頭 2 個(gè)字節(jié) 包含測得的溫度信息，第 3 和第 4節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)調(diào)整暫存 RAM 和一個(gè)易失性的可電擦除的EERAM。開始 8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 DS18B20 采用 3腳 PR— 35 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 溫度傳感器工作原理 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏 電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要示通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 測溫電路的設(shè)計(jì) 測溫電路主要使用溫度傳感器 DS18B20，由于精度要求不高所以采用 2 位共陽 LCD數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。在 24[小 ]時(shí)方式下，位 5 為第二個(gè) 10[小 ]時(shí)位（ 20～ 23h）。它為高電平時(shí)，選擇 12[小 ]時(shí)方式。當(dāng)它為 0時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。當(dāng)它為 1時(shí)， DS1302 停止震蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 ，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為 寫操作。不管是否寫了全部 31字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至 RAM。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8 個(gè)寄存器。在時(shí)鐘 /日歷寄存器中的地址 9～ 31 或 RAM 寄存器中的地址 31 不能寄存數(shù)據(jù)。 為了提高對 32 個(gè)地址的尋址能力（地址 /命令位 1～ 5=邏輯 1），可以把時(shí)鐘 /日歷或RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。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。位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 的控制字如圖 所示。只有在 SCLK為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 如果在傳送過程中置 RST 腳為低電平，則會(huì)終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。在開始 8個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作是寫入時(shí)寫入數(shù)據(jù)。 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器 ，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 中較大者供電。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(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。對于小于 31 天的月和月末的日期自動(dòng)調(diào)整，還包括閏年校正的功能。它經(jīng)過一個(gè)簡單的串行接口與微處理器通信。 時(shí)鐘電路 DS1302 . DS1302 的性能特性 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可對秒、分、時(shí)、日、周、月以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)； 用于高速數(shù)據(jù)暫存的 31 8 位 RAM； 最少引腳的串行 I/O； ～ 電壓工作范圍； 時(shí)耗電小于 300nA； 用于時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀 /寫的單字節(jié)或多字節(jié)（脈沖方式）數(shù)據(jù)傳送方式； 簡單的 3線接口； 可選的慢速充電（至 Vcc1）的能力。 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， T0、 T1（標(biāo)準(zhǔn) 80C51）和增加的 T2（捕獲和比較）。 4 個(gè) 8 位 I/O 口。 6 個(gè)中斷源。 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。 圖 31 電子萬年歷系統(tǒng)構(gòu)成框圖 DS1302 時(shí)鐘模塊 DS18B20 溫度探測 AT89C51 主控制器 鍵盤掃描電路 數(shù)碼顯示電路 燕京理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 5 頁 第 4 章 系統(tǒng)硬件電路 設(shè)計(jì) 電子萬年歷電路原理圖見附件一，系統(tǒng)由主控制器 AT89C5時(shí)鐘芯片 DS130溫度傳感器 DS18B20 傳感 器、顯示電路及鍵盤掃描電路組成。所以最后選擇 LCD數(shù)碼管顯示方案。這些大大影響了電子萬年歷的性能。液晶顯示效果出眾，可以運(yùn)用菜單項(xiàng)來方便操作，但是在顯示時(shí)，特別是使用秒表功能時(shí)掃描速度跟不上，屏幕會(huì)有明顯的閃爍。DS18B20 可以直接讀出被測溫度值，而且采用 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。Ｃ，最大分辨率可達(dá) 176。而熱電偶和熱電阻測一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。本系統(tǒng)采用了此方案。采用 DS1302 作為主要計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。但是，在控制與顯示的結(jié)合上有些復(fù)雜，顯示模組資源相對有限，而且單片機(jī)的穩(wěn)定性不是很高。這些都方便對設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展，使設(shè)計(jì)更加完善。 I/O 口功能也比較強(qiáng)大，方便使用 。凌陽 16 位單片機(jī)有豐富的中斷源和時(shí)基，方便本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。從成本上來講，用可編程邏輯器件來設(shè)計(jì)也沒有什么優(yōu)勢。設(shè)計(jì)起來結(jié)構(gòu)清晰，各個(gè)模塊，從硬件上設(shè)計(jì)起來相對簡單，控制與顯示的模塊間的連接也會(huì)比較方便。 燕京理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 3 頁 第 3 章 方案論證 與設(shè)計(jì) 控制部分的方案選擇 1. 用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)。 2. 數(shù)字式溫度計(jì)要求測溫范圍 50~100176。 首先我們在緒論中簡單介紹了單片機(jī)的發(fā)展與其在中低端領(lǐng)域中的優(yōu)勢以及課題的開發(fā)意義；接著介紹了 AT89C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和本課程設(shè)計(jì)所要外擴(kuò)的 LCD 顯示的方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了萬年歷基本電路的設(shè)計(jì)；然后使用 C 語言進(jìn)行萬年歷程序的設(shè)計(jì)，程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得邏輯關(guān)系簡單明了，維護(hù)方便。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受。 AT89C51 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機(jī)。基本的要了解一些主要器件的基本功能和作用。第三次革命就是單片機(jī)數(shù)碼計(jì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用（電子萬年歷），使計(jì)時(shí)產(chǎn)品的走時(shí) 日差從分級(jí)縮小到 1/600 萬秒，從原有傳統(tǒng)指針計(jì)時(shí)的方式發(fā)展為人們?nèi)粘８鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式，直觀明了，并增加了全自動(dòng)日期、星期、溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能，它更符合消費(fèi)者的生活需求！因此，電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計(jì)時(shí)業(yè)界跨躍 性的進(jìn)步 ?? 本設(shè)計(jì)為軟件，硬件相結(jié)合的一組設(shè)計(jì)。第一次是擺和擺輪游絲的發(fā)明，相對穩(wěn)定的機(jī)械振蕩頻率源使鐘表的走時(shí)差從 分級(jí)縮小到秒級(jí)。 關(guān)鍵詞 ： 時(shí)鐘電路；時(shí)鐘芯片 DS1302； DS18B20 溫度傳感芯片； LCD 液晶顯示；單片機(jī)AT89C51； 燕京理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 IV 頁 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................................III 目 錄 ........................................................................................................................................... IV 第 1 章 緒論 ................................................................................................................................... 1 第 2 章 功能要求 ........................................................................................................................... 2 第 3 章 方案論證與設(shè)計(jì) ......