【正文】 KD I OK E Y5VU5B E L L本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 LED顯 示、 鍵盤(pán) 接口的全部功能 [12]。其電路設(shè)計(jì)參見(jiàn)電路圖 U5連接部分直接由程序和單片機(jī)控制。蜂鳴器 分 有無(wú)源和有源兩種，前者需要輸 入聲音頻率信號(hào)才能正常發(fā)聲，后者只需適當(dāng)直流電源電壓即可：元件內(nèi)部已封裝了音頻振蕩電路，在得電狀態(tài)下即起振發(fā)聲。 鬧鈴聲光指示電路設(shè)計(jì) +125℃ 0000 0111 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 1110 FF5Eh ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6Fh 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 鬧鈴 指示 有聲 和 光兩種形式，本系統(tǒng)采用聲音指示。 (DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為 12位 )。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝 ， 這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2RAM， 后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 表 溫度數(shù)據(jù)值格式 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LS Byte 2(3) 2(2) 2(1) 2(0) 2(1) 2(2) 2(3) 2(4) Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 MS Byte S S S S S 2(6) 2(5) 2(4) 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0， 這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 圖 DS18B20及 DS18B20Z的管 腳 排列及封裝 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 ： 用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀 數(shù)形式提供，以 ℃/LSB形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 ； GND為電源地；VDD 為外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線方式時(shí)接地 )。 64位 光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始 8 位 (28H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)， 接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 (CRC=X8+X5+X4+1)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl8B20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 具有 3 引 腳 TO－ 92 小體 積 封 裝 形式， 提供 12 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息。 DSl8B20 的測(cè)量范圍從 55℃到 +125℃，分辨率可達(dá) ℃，可在 1s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。它 繼 “ 一 線總線 ”的早期 產(chǎn) 品后， 開(kāi) 辟了 溫 度 傳 感器技 術(shù)的新概念。一 線總線獨(dú) 特而且 經(jīng)濟(jì) 的特 點(diǎn) ，使用 戶 可 輕 松地 組 建 傳 感器網(wǎng) 絡(luò) ， 為測(cè) 量系 統(tǒng) 的構(gòu)建引入全新概念。 相比較，方案二完全能 滿 足 題 目的要求，且分辨率 較 高，重復(fù)性和可靠性好，所以采用方案二。 5VR41 0kC81 0u F5VR35k5VM O T1NC2NC3AD04AD15AD26AD37AD48AD59AD610AD711GND12CS13AS14R / W15NC16DS17R E S E T18I R Q19NC20NC21NC22S Q W23V C C24U2D S 12 C 8 87P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07I N T 0本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 DS12C887時(shí)鐘 硬件 電 路 圖 溫度檢測(cè)的設(shè)計(jì)及原理 溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)方案比較與論證 常見(jiàn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有以下兩種 方案 [10]： 方案一：采用 熱電 偶或 熱 敏 電阻 作感 溫組 件，但 熱電 偶需冷端 補(bǔ)償 ， 電 路 設(shè)計(jì) 復(fù) 雜，熱 敏 電阻雖然精度較 高，但需 要標(biāo) 準(zhǔn) 穩(wěn) 定 電阻 匹配才能使用，而且重復(fù)性、可靠性都比 較 差。 表 DS12C887的地址及取值 ADDRESS LOCATION FUNCTION DECIMAL RANGE RANGE BINARY DATA MODE BCD DATA MODE 0 Seconds 0059 003B 0059 1 Seconds alarm 0059 003B 0059 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 2 Minutes 0059 003B 0059 3 Minutes alarm 0059 003B 0059 4 Hours12hr Mode 112 010C AM,818C PM 0112 AM,8192 PM Hours24hr Mode 023 0017 0023 5 Hours alarm12hr 112 010C AM,818C PM 0112 AM,8192 PM Hours alarm24hr 023 0017 0023 6 Day of the week Sunday=1 17 0107 0107 7 Data of the month 131 011F 0131 8 Month 112 010C 0112 9 Year 099 0063 0099 50 Century 19,20 NA 19,20 DS12C887 與單片機(jī)的連接圖 在各種 設(shè)備、 家 電 、 儀器 、 工業(yè) 控制系 統(tǒng) 中，可以很容易地用DS12C887 來(lái)組 成 時(shí)間獲取單 元，以 實(shí)現(xiàn) 各種 時(shí)間 的 獲 取。 IRQ：中 斷請(qǐng) 求 輸 入，低 電平 有效， 該 引 腳 有效 對(duì) DS12C887 內(nèi) 的時(shí)鐘 、日 歷 和 RAM中的 內(nèi) 容 沒(méi) 有任何影 響 ， 僅對(duì)內(nèi) 部的控制寄存器有影 響 ，在典型的 應(yīng) 用中， RESET 可以直接與 VCC 連接， 這樣 可以保 證DS12C887 在掉 電時(shí) ， 內(nèi) 部控制寄存器不受影 響 。此 時(shí) ， 該 引 腳 的作用是 區(qū) 分 進(jìn) 行的是 讀操 作還 是 寫(xiě) 操作， 當(dāng) R/W為 高 電平時(shí)為讀 操作， R/W為 低 電平時(shí)為寫(xiě)操作； 當(dāng) MOT接 GND 時(shí) ， 該 管 腳 工作在 Intel 模式，此 時(shí)該 引腳 作 為寫(xiě)允許輸 入，即 Write Enable。在 寫(xiě) 操作中， DS的下降沿 將使總線 AD0～ AD7 上的 數(shù) 據(jù) ， 鎖 存在 DS12C887 中； 當(dāng) MOT 接 GND 時(shí) ， 選用 Intel 工作模式，在 該 模式中， 該 引 腳 是 讀允許輸 入 腳 ，即 Read Enable。 表 周 期性中斷率和方波中斷頻率 寄存器 A 中的控制 PI 周期中斷周期 SQW輸出頻率 RS3 RS2 RS1 RS0 0 0 0 0 無(wú) 無(wú) 0 0 0 1 256 Hz 0 0 1 0 128 Hz 0 0 1 1 s 8129 Hz 0 1 0 0 s 4096 Hz 0 1 0 1 s 2048 Hz 0 1 1 0 s 1024 Hz 0 1 1 1 512 Hz 0 0 0 0 256 Hz 0 0 0 1 128 Hz 0 0 1 0 64 Hz 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 0 0 1 1 32 Hz 0 1 0 0 16 Hz 0 1 0 1 125ms 8 Hz 0 1 1 0 250ms 4 Hz 0 1 1 1 500ms 2 Hz DS/RD： 數(shù) 據(jù) 選擇 或 讀輸 入 腳 ， 該 引 腳有兩 種工作模式， 當(dāng) MOT接 VCC 時(shí) ， 選用 Motorola 工作模式，在 這 種工作模式中，每 個(gè)總線周期的后一部分 的 DS 為 高 電平 ，被 稱為資 料 選 通。 AD0～ AD7：復(fù)用地址 數(shù) 據(jù) 總線 ， 該總線 采用 時(shí) 分復(fù)用技 術(shù) ，在 總線 周期的前半部分，出 現(xiàn) 在 AD0～ AD7 上的是地址信息，可用以 選 通DS12C887 內(nèi) 的 RAM， 總線 周期的后半部分出 現(xiàn) 在 AD0～ AD7 上的 數(shù) 據(jù)信息。本文主要 討論 Intel 模式。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 DS12C887的引 腳 排列 圖 DS12C887的結(jié)構(gòu)框圖 GND、 VCC：直流 電 源，其中 VCC 接 +5V 輸 入， GND 接地， 當(dāng) VCC輸 入 為 +5V 時(shí) ，用 戶 可以 訪問(wèn) DS12C887 內(nèi) RAM 中的 數(shù) 據(jù)，并可 對(duì) 其OSC .POWERSWITCHANDWRITEPROTECTCS+ 8 + 64 + 64PERIODIC INTERRUPT / SQUARE WAVESELECTORSQUARE WAVE OUTCLOCK , CALENDAR , AND ALARM RAMREGISTERS A , B , C , DUSER RAM113 BYTESCENTURY BYTECLOCK /CALENDARUPDATEBCD /BINARYINC REMENTBUSINTER FACEV CCV BATCSDSR / WASADO +AD 7MOTV CCPOKSQWIRQRESETDOUBLEBUFFERED本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 進(jìn) 行 讀 、 寫(xiě) 操作； 當(dāng) VCC的 輸 入小于 + 時(shí) ，禁止用 戶對(duì)內(nèi) 部 RAM進(jìn) 行 讀 、 寫(xiě) 操作，此 時(shí) 用 戶 不能正 確獲 取芯 片內(nèi) 的 時(shí)間 信息； 當(dāng) VCC的 輸 入小于 +3V時(shí) ， DS12C887 會(huì) 自 動(dòng)將電 源 發(fā)換 到 內(nèi) 部自 帶 的 鋰電 池上，以保 證內(nèi) 部的 電 路能 夠 正常工作。 DS12C887的管腳說(shuō)明 DS12C887 內(nèi) 部由振 蕩電 路，分 頻電 路，周期中 斷 /方波 選擇電 路，14 字 節(jié)時(shí)鐘 和控 制單 元， 114 字 節(jié) 用 戶非 易失 RAM，十 進(jìn) 制 /二 進(jìn) 制累加器， 總線 接口 電 路， 電 源 開(kāi)關(guān)寫(xiě) 保 護(hù)單 元和 內(nèi)部鋰電 池等部分 組成。首次使用此模 塊 時(shí) ， 需要 對(duì) DS12C887初始化，在晶振 開(kāi)啟 以后，不用再做初始化 [9]。它在 沒(méi) 有 電壓輸 入的情 況 下， 內(nèi) 部 RAM，時(shí)間 ，日期， 鬧鐘設(shè) 置信息都不 會(huì)丟 失。 比較兩種方案，后者完全能 滿 足 題 目的要求，而第一種 方案，硬件 復(fù)雜、穩(wěn)定性 低、不易 控制， 權(quán)衡優(yōu)劣，選擇 方案二。 方案二：采用 帶 RAM 的 時(shí)鐘 芯片 DS12C887。 實(shí)踐發(fā)現(xiàn) ， R1 如果取值太小，例如 1KΩ ， 則會(huì)導(dǎo) 致 RST 信號(hào)驅(qū)動(dòng)能 力 變 差而 無(wú) 法使系 統(tǒng) 可靠復(fù)位。 從理論 上 來(lái)說(shuō) ， 51 系列 單 片機(jī)復(fù)位引 腳 只要外加 兩個(gè) 機(jī)器周期的有效信 號(hào) 即可復(fù)位，即 只要保 證 t =RC2M(機(jī)器周期 )便可。 RC復(fù)位 電 路的 實(shí)質(zhì) 是一介充放 電電 路， 結(jié)合圖 RC 復(fù)位 電 路可 說(shuō) 明 這 種復(fù)位 電 路的特 點(diǎn) 。比 較 常 見(jiàn) 的廠家有MAXIM、 Philips、 IMP 及 DALLS 等， 51 系 列微 處 理器常用的型 號(hào) 有MAX831L、 MAX80 X25043/5 等。 專用的 μ P 監(jiān)控電路