【正文】 序中調(diào)用的都是各個(gè)標(biāo)志位，通過判斷標(biāo)志位的“真”、“假”來決定顯示的內(nèi)容。只要將需要顯示的數(shù)字編輯成對(duì)應(yīng)的BCD碼，逐位送入74LS164的A、B串行輸入端，數(shù)碼管將正常顯示。 程序見附錄C。若主機(jī)拉低總線后能保持60μs的低電平，則向單總線器件寫“0”。 環(huán)境溫度采集子程序流程圖所有的讀寫時(shí)隙至少需要60μs，且每兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙之間至少需要1μs的恢復(fù)時(shí)間。在讀時(shí)隙結(jié)束時(shí)，DQ引腳將通過外部上拉電阻拉回至高電平。數(shù)據(jù)線DQ必須保持低電平至少1μs，來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時(shí)隙下降沿之后15μs內(nèi)有效。再來了解讀時(shí)隙。對(duì)于主機(jī)產(chǎn)生寫“1”時(shí)隙的情況，數(shù)據(jù)線必須先被拉低，然后釋放，在寫時(shí)隙開始后的15μs，允許DQ線拉至高電平。所有寫時(shí)隙必須在60μs以上（即由高拉低后持續(xù)60μs以上），各個(gè)寫時(shí)隙之間必須保證最短1μs的恢復(fù)時(shí)間。當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時(shí)，產(chǎn)生寫時(shí)隙。而數(shù)據(jù)位的讀和寫則是通過使用讀、寫時(shí)隙實(shí)現(xiàn)的。在單線DQ上，存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫“0”、寫“1”、讀“0”和讀“1”幾種信號(hào)類型。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。Recall E2（重調(diào)E2存儲(chǔ)器）B8H 將存儲(chǔ)在E2RAM中的溫度告警觸發(fā)值和配置寄存器值重新拷貝到暫存器中。Convert T（溫度轉(zhuǎn)換）44H 此命令開始溫度轉(zhuǎn)換操作。Copy Scratchpad（復(fù)制暫存器）48H 此命令將暫存器中的內(nèi)容復(fù)制進(jìn)E2RAM，以便將溫度告警觸發(fā)字節(jié)存入非易失內(nèi)存。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。主機(jī)可以提供6種內(nèi)存操作命令。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量時(shí)滿足了告警觸發(fā)條件，才會(huì)響應(yīng)此命令。如果總線上接多個(gè)DS18B20，并且在此命令后執(zhí)行讀命令，將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。此命令可用于單掛接或者多掛接總線。 DS18B20的ROM操作命令命令類型命令字節(jié)功能說明Raed Rom33H此命令讀取激光ROM中的64位，只能用于總線上單個(gè)DS18B20器件的情況，多掛則會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突Match Rom（匹配ROM）55H 此命令后跟64位ROM序列號(hào)，尋址多掛接總線上的DS18B20。2. ROM操作命令一旦總線主機(jī)檢測到應(yīng)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(shí)15～60μs，通過拉低總線60～240μs來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化過程如下：主機(jī)通過拉低單線480μs以上，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，然后釋放該線，進(jìn)入RX接收模式。主機(jī)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(shè)計(jì)DS18B20是1—wire單線器件，它在一根數(shù)據(jù)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這就需要一定的協(xié)議來對(duì)讀寫數(shù)據(jù)提出嚴(yán)格的時(shí)序要求，而AT89C51單片機(jī)并不支持單線傳輸。在進(jìn)行寫操作時(shí)，需要先解除寫保護(hù)寄存器的“禁止”狀態(tài)。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷子程序流程圖DS1302每次上電時(shí)自動(dòng)處于暫停狀態(tài)，必須把秒寄存器的位7置位0，時(shí)鐘才開始計(jì)時(shí)。 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。單片機(jī)依次開始調(diào)用鍵盤掃描子程序、DS1302子程序、DS18B20子程序、鬧鈴子程序，經(jīng)過延時(shí)，返回程序開頭循環(huán)運(yùn)行。 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”，并開始走時(shí)。當(dāng)響鈴標(biāo)志位為“1”時(shí)，使蜂鳴器U11發(fā)出聲音。鬧鈴的音樂不是本設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，故采用最簡單的方法，占用單片機(jī)一根I/， 。也可以在編程的時(shí)候編寫一段音樂程序，待鬧鈴時(shí)間到時(shí)，調(diào)用該音樂程序給揚(yáng)聲器，便響起音樂。 鬧鈴電路設(shè)計(jì)鬧鈴音樂可以直接采用蜂鳴器鬧鈴，如當(dāng)前時(shí)刻與鬧鈴時(shí)間相同，單片機(jī)向蜂鳴器送出高低電平，蜂鳴器發(fā)聲高電平時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)聲嗎？？。K6鍵：該鍵為自動(dòng)復(fù)位鍵，在校對(duì)狀態(tài)下，按下該鍵，從校對(duì)狀態(tài)返回時(shí)間顯示狀態(tài)；在響鈴狀態(tài)下，按下該鍵，鬧鈴進(jìn)入貪睡狀態(tài)。調(diào)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(dòng)復(fù)位鍵，在校對(duì)狀態(tài)下，每次按動(dòng)該鍵，都會(huì)使相應(yīng)校對(duì)位進(jìn)行加1操作。K2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)碼管將顯示環(huán)境溫度；再次按下，按鍵彈出，重新顯示時(shí)間。 鍵盤電路。由于本設(shè)計(jì)的電子鐘最多需要7個(gè)按鍵，若采用矩陣式鍵盤時(shí)會(huì)有按鍵浪費(fèi)，故采用的是獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，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。按照鍵盤與CPU的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。74LS164是8位移位寄存器，應(yīng)用該芯片驅(qū)動(dòng)LED做顯示部分，其優(yōu)點(diǎn)在于連線簡單，節(jié)省單片機(jī)I/O口，軟件編程容易。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)程序簡單，且CPU占用率低，但每個(gè)LED數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器來鎖存每一個(gè)顯示位的筆段代碼，硬件開銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場合。動(dòng)態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，復(fù)用的程度不是無限增加的， 因?yàn)槔脛?dòng)態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實(shí)質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)間的長短，發(fā)光的亮度等因素。但設(shè)計(jì)上如果處理不當(dāng)，易造成亮度低，閃爍問題。故本設(shè)計(jì)中應(yīng)用7位8段共陰LED實(shí)現(xiàn)顯示部分。另外，AT89C51本身沒有專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口。 系統(tǒng)環(huán)境溫度采集電路 顯示電路就時(shí)鐘而言，通?？刹捎肔CD顯示或LED顯示。作為數(shù)據(jù)的讀入和寫出口。特別需要注意X1和X2兩端連接的晶振Y1。如圖，上電后。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片DS1302。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。而+3V電源僅作為DS1302的備用電源。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。使用比較通用的8段共陰數(shù)碼管，做7位顯示，分別顯示時(shí)/年，分/月，秒/日，以及環(huán)境溫度值。另外，本設(shè)計(jì)要求該電子鐘能夠采集環(huán)境溫度，所以還需要溫度采集芯片。特別需要注意的是，這決定了指令的運(yùn)行時(shí)間，在軟件設(shè)計(jì)中將根據(jù)此指令運(yùn)行時(shí)間編寫各種延時(shí)程序。如果溫度測量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位，每次溫度測量都會(huì)更新此標(biāo)志位。由于這些是8位寄存器，所以9～12位在比較時(shí)忽略。 DS18B20溫度值格式表，如果配置為低分辨率，則其中無意義位為“0”。 DS18B20配置寄存器結(jié)構(gòu)表BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0TMR1R011111MSB LSB，出廠時(shí)R0、R1被置為“1”，默認(rèn)設(shè)置是12位分辨率，用戶可根據(jù)需要給寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。DS18B20在工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值。主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。3VDD可選擇的VDD引腳；當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 DS18B20引腳分布圖每片DS18B20在出廠時(shí)都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)，此序列號(hào)存放在它的內(nèi)部ROM中，微處理器通過簡單協(xié)議，就能識(shí)別這些序列號(hào)，因此多個(gè)DS18B20可以掛接于同一條單總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度傳感器，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)。其操作方法與前述相同。寄存器和RAM的操作通過命令字節(jié)的BIT6加以區(qū)別。： I充電=（V0VDVE）/R （）式中：V0——；VD——二極管壓降，；R——慢速充電控制寄存器0和1位編碼決定的電阻值；VE——VCC1腳所接入的電池電壓。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。如果編碼DS是01，選擇一個(gè)二極管；如果編碼是10，選擇兩個(gè)二極管；其他編碼將不允許充電。寄存器的BIT4～BIT7（TCS）決定是否具備充電性能：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。另外，還有慢速充電控制寄存器和RAM寄存器。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。控制寄存器（8FH、8EH）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。當(dāng)該位置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。 當(dāng)為12小時(shí)制式時(shí)，位5為“0”表示AM；為“1”表示PM。DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有10個(gè)，時(shí)鐘/日歷包含在其中的7個(gè)寫/讀寄存器內(nèi)，這7個(gè)寄存器分別是秒、分、小時(shí)、日、月、星期和年。多字節(jié)操作方式與其類似，只是后面跟的字節(jié)數(shù)不止一個(gè)。對(duì)于單字節(jié)操作，包括命令字節(jié)在內(nèi)，每次為2個(gè)字節(jié)，需要16個(gè)時(shí)鐘；對(duì)于時(shí)鐘/日歷多字節(jié)模式操作，每次為7個(gè)字節(jié)，需要72個(gè)時(shí)鐘；而對(duì)于RAM多字節(jié)模式操作，每次則為32字節(jié)，需要多達(dá)256個(gè)時(shí)鐘。在開始8個(gè)時(shí)鐘周期把命令字（具有地址和控制信息的8位數(shù)據(jù)）裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿變化。 DS1302數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序?yàn)榱藛?dòng)數(shù)據(jù)的傳輸，CE引腳信號(hào)應(yīng)由低變高，當(dāng)把CE驅(qū)動(dòng)至邏輯1的狀態(tài)時(shí)，SCLK必須為邏輯0，數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入。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。當(dāng)以多字節(jié)方式寫時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)傳送的次序依次寫入8個(gè)寄存器。 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。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_始輸出。當(dāng)BIT 6=1時(shí)，定義RAM的地址，A4～A0=0～30，對(duì)應(yīng)各子地址的RAM，地址31對(duì)應(yīng)的是RAM多字節(jié)方式選擇寄存器。當(dāng)A4～A0=8，為慢速充電參數(shù)選擇寄存器。A4～A0=0～6，順序?yàn)槊?、分、時(shí)、日、月、星期、年的寄存器。2. BIT 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)；3. BIT 5至BIT 1（A4～A0）：用A4～A0表示，定義片內(nèi)寄存器和RAM的地址。每次數(shù)據(jù)的傳輸都是由控制字開始。要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。 DS1302芯片引腳圖。需要強(qiáng)調(diào)的是。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。故而從性價(jià)比和貨源上考慮，本設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片DS1302。DS1643為帶有全功能實(shí)時(shí)時(shí)鐘的8K8非易失性SRAM，集成了非易失性SRAM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、晶振、電源掉電控制電路和鋰電池電源，BCD碼表示的年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，帶閏年補(bǔ)償。每種芯片的主要時(shí)鐘功能基本相同，只是在引腳數(shù)量、備用電池的安裝方式、計(jì)時(shí)精度和擴(kuò)展功能等方面略有不同。 AT89C51芯片PDIP封裝引腳圖AT89C51為適應(yīng)不同的產(chǎn)品需求，采用PDIP、TQFP、PLCC三種封裝形式，本系統(tǒng)采用雙列直插PDIP封裝形式，幾段話即可。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。AT89C51具有以下主要性能：1. 4KB可改編程序Flash存儲(chǔ)器；2. 全靜態(tài)工作：0——24Hz；3. 1288字節(jié)內(nèi)部RAM；4. 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口；5. 6個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器；6. 可編程串行通道；7. 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。片內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。但是將兩種功能結(jié)合在一片單片機(jī)上，就需要更多的I/O引腳，故本設(shè)計(jì)采用具有32根I/O引腳的AT89C51單片機(jī)。擁有15條可編程I/O引腳，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行UART通道，并能直接驅(qū)動(dòng)LED輸出。該系列單片機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn)MCS51內(nèi)核，硬件資源相互兼容，品類齊全，功能完善，性能穩(wěn)定，體積小，價(jià)格低廉，貨源充足，調(diào)試和編程方便，所以應(yīng)用極為廣泛。第三章 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)在比較了第二章的兩種實(shí)現(xiàn)方案之后，考慮單片機(jī)貨源充足、價(jià)格低廉，可軟硬件結(jié)合使用，能夠較方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能性，故采用單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)。然而系統(tǒng)時(shí)鐘誤差較大，電子鐘的積累誤差也可能較大，所以可以通過誤差修正軟件加以修正，或者在設(shè)計(jì)中加入高精度時(shí)鐘日歷芯片，以精確時(shí)間。利用單片機(jī)的智能性，可方便地實(shí)現(xiàn)具有智能的電子鐘設(shè)計(jì)。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。所以單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，在智能儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)以及人們的生活中均有用武之地。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。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。輸出的脈沖信號(hào)V0的