【正文】 0進(jìn)行預(yù)定的操作。否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。我們把得到的溫度數(shù)據(jù)乘上對(duì)應(yīng)的分辨率即可以得到轉(zhuǎn)換后的溫度值。 圖（8） DS18B20的溫度存放 圖（9）DS18B20電路其中S位符號(hào)位。第5~7個(gè)字節(jié)保留。第二個(gè)和第三個(gè)字節(jié)分別存放高溫和低溫告警值。 RAM：DS18B20的內(nèi)部暫存器共9個(gè)字節(jié)。在出場(chǎng)的時(shí)候就已經(jīng)設(shè)置好，用戶無(wú)法更改。DS18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器分為以下幾部分 ROM:存放該器件的編碼。其與單片機(jī)的接口只需要一根數(shù)據(jù)線即可。DS18B20溫度檢測(cè)電路通過(guò)1820進(jìn)行讀數(shù)據(jù)，將讀出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后送到12864顯示。讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H；輸出：DB0～DB7=數(shù)據(jù) ；寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù) ；輸出：無(wú)。顯示電路采用LCD1602液晶顯示，如圖(7)所示，圖中只畫出了其相應(yīng)的接口，3腳用于調(diào)節(jié)LCD1602的背光,6為L(zhǎng)CD1602的控制口，用于控制其寫入或是讀出指令，7至14腳為L(zhǎng)CD1602的數(shù)據(jù)口，將數(shù)傳送到LCD1602中。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入也是從最低位（0位）開(kāi)始。讀數(shù)據(jù)：讀數(shù)據(jù)時(shí)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)是從最低位到最高位。DS1302的控制字如圖（6）：圖（6）DS1302的控制字圖控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。DS1302讀寫時(shí)序 DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。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。在24小時(shí)模式時(shí)，位5是第二個(gè)10小時(shí)位控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。當(dāng)為高時(shí)，選擇12小時(shí)模式。當(dāng)初始上電時(shí)該位置為1，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；只有將秒寄器的該位置改寫為0時(shí)，時(shí)鐘才能開(kāi)始運(yùn)行。 6: I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出口；5: CE/RST：復(fù)位腳；3: XX2 是外接晶振腳 （）；4: 地（GND）。 圖（3） DS1302管腳圖 圖（4） DS1302時(shí)鐘電路DS1302各引腳的功能為：8: Vcc1：備用電池端；1: Vcc2：5V電源。DS1302時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路主要由時(shí)鐘芯片DS130晶振等幾部分組成，如下圖所示。該單片機(jī)除了擁有MCS51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)外，內(nèi)部還具有8K的在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器，低功耗的空閑和掉電模式，極大的降低了電路的功耗，還包含了定時(shí)器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等硬件，其硬件能符合整個(gè)控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲(chǔ)器芯片和定時(shí)器件，方便地構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)。最終方案決定綜上各方案所述,對(duì)此次設(shè)計(jì)的方案選定：采用AT89C52作為主控制系統(tǒng)；DS1302提供時(shí)鐘；LCD1602液晶顯示器作為顯示；以DS18B20作為檢測(cè)溫度的傳感器；用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)鬧鐘響鈴。所以采用方案一獨(dú)立式鍵盤。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單且不增加成本，這種鍵盤適合按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。 方案二：使用矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。 設(shè)置模塊的選擇在對(duì)日期、溫度和鬧鐘進(jìn)行切換，對(duì)日期和時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)需要產(chǎn)生激勵(lì)電流，因此需要用按鍵。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 溫度檢測(cè)模塊的選擇方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此設(shè)計(jì)方案需要A/D轉(zhuǎn)換電路，增加了硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。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(jiàn)，但是價(jià)格昂貴，需要的接口線多。 顯示模塊的選擇 方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)相連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少，但所需要的數(shù)碼管數(shù)量太多，焊接困難極易出錯(cuò)，所以不采用LED數(shù)碼管作為顯示。缺點(diǎn)是串行通信，控制比較復(fù)雜。僅使用3個(gè)IO口，占用最少的單片機(jī)資源；其內(nèi)部功能強(qiáng)大。缺點(diǎn)是并行控制，占用太多的IO口，且價(jià)格很高，不適合一般的電子制作。方案二：使用時(shí)鐘芯片DS12C887。時(shí)鐘模塊的選擇方案一：用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生1S的時(shí)基信號(hào)，然后用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，同時(shí)用程序來(lái)產(chǎn)生年、月、日。由于本系統(tǒng)對(duì)CPU運(yùn)算速度要求很高，需要執(zhí)行很復(fù)雜的運(yùn)算，方案一成本比較低，適合做設(shè)計(jì)，方案二運(yùn)算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。它是一種高性能、低功耗的8位CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?！?（4）有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。　 （2）系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。　　單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所形成的下述特點(diǎn)有關(guān)：　 （1）單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。而近年來(lái)推出的一些高檔單片機(jī)還包括有許多特殊功能單元，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點(diǎn)運(yùn)算單元、PWM控制輸出單元、PWM輸出時(shí)的死區(qū)可編程控制功能等。電子萬(wàn)年歷的仿真與設(shè)計(jì)方案一、方案論證 技術(shù)可行性 隨著國(guó)內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新發(fā)展之一是將CPU和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)（SingleChip Microputer）。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)流水線控制系統(tǒng)、作為家用電器的主控制器、分布式控制系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)或作為其主控制節(jié)點(diǎn)起中繼的作用、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠性以及應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)?！?（3）由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。 單片機(jī)的選擇方案一：采用傳統(tǒng)的AT89C52作為電機(jī)的控制核心。方案二：采用FTC10F04單片機(jī)，還帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。其主要特點(diǎn)如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存10年。選用方案一作為主方案，方案二作為備用方案。該方案優(yōu)點(diǎn)是減少使用外設(shè)芯片；缺點(diǎn)是用單片機(jī)模擬時(shí)鐘，使編程量增大，且用定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)，精度不高。優(yōu)點(diǎn)是8位數(shù)據(jù)線并行控制，控制簡(jiǎn)單；自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持 10年之久。方案三：采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS1302芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高，位的RAM作為數(shù)據(jù)暫存區(qū)。更重要的是其價(jià)格便宜，具有非常高的性價(jià)比。 綜上，由于本設(shè)計(jì)對(duì)時(shí)間要求較精準(zhǔn)，且具閏年計(jì)算功能，因此本設(shè)計(jì)選擇方案三，采用時(shí)鐘芯片DS1302。方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較合適，如果用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，所以也不用此種作為顯示。本設(shè)計(jì)所需顯示較多且需要文字，又基于設(shè)計(jì)要求，所以在本次設(shè)計(jì)中采用方案三，使用LCD1602液晶顯示屏。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式傳感器，而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，可以去除A/D模塊，降低了硬件成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路。根據(jù)上述論述，本設(shè)計(jì)采用方案二，選擇數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。 方案一：使用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。矩陣式鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。 根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵不多，日期加加減，月數(shù)加減，年數(shù)加減，分?jǐn)?shù)加減，時(shí)數(shù)加減，設(shè)置切換鍵，要求簡(jiǎn)單，只需要四個(gè)按鍵即可滿足要求。鬧鐘模塊此模塊采用無(wú)源蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，只要編寫相應(yīng)的程序即可實(shí)現(xiàn)發(fā)出不同頻率的聲音。二、仿真系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)框圖AT89C52主控制模 塊設(shè)置模塊1602液晶顯示模塊 鬧鐘模塊DS1302時(shí)鐘模塊DS18B20溫度檢測(cè) 圖（1） 總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，選用AT89C52單片機(jī)作為中央處理器，如圖（2）所示。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。DS1302采用3線串行接口，占用引腳少，內(nèi)部集成了可編程日歷時(shí)鐘，用戶可以根據(jù)需要通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)自行設(shè)置，支持雙電源供電，可以使用外部主電源和備用電源，備份電源能夠使時(shí)鐘芯片繼續(xù)工作。當(dāng)Vcc2Vcc1+，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電；7: SCLK：串行時(shí)鐘，輸入；DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器：圖（5）DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）。小時(shí)寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí)，位5是 ，當(dāng)為1時(shí)，表示PM。在對(duì)任何的時(shí)鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。也就是說(shuō)在電路上電的初始態(tài)WP是1，這時(shí)是不能改寫上面任何一個(gè)時(shí)間寄存器的，只有首先將WP改寫為0，才能進(jìn)行其它寄存器的寫操作。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。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)；位5至位1（A4～A0）：指示操作單元的地址；位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。寫數(shù)據(jù)：控制字總是從最低位開(kāi)始輸出。顯示電路1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 圖（7） LCD1602顯示電路LCD1602的特性：+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)；內(nèi)含復(fù)位電路；提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM；內(nèi)建有160個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM,8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM；基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=H，E=H；輸出：DB0～DB7=狀態(tài)字 ；寫指令：輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼 ；輸出：無(wú)。LCD1602的各種指令不再一一說(shuō)明。工作原理介紹：DS18B20是單總線的數(shù)字溫度傳感器。當(dāng)然連線簡(jiǎn)單意味著軟件處理上可能要麻煩一點(diǎn)。前8位為單線系列的編碼(DS18B20的編碼是19H)后面48位為芯片的唯一序列號(hào)。最后8位是以上56位的CRC碼。其中第一個(gè)和第二個(gè)字節(jié)存放轉(zhuǎn)換后的溫度值。(可以用RAM指令將其拷貝到EEPROM中)第四個(gè)字節(jié)為配置寄存器。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。當(dāng)溫度值為負(fù)值時(shí)，S = 1 ，反之則S = 0 。 DS18B20的通訊協(xié)議： 在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫的時(shí)序。根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟:每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令。 復(fù)位要求主機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16~160us然后發(fā)出60~240us的存在低脈沖，主機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 圖（11）讀操作的時(shí)序圖 圖（12） 寫操作的時(shí)序圖按鍵電路按鍵電路由四個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)組成，如圖(12)所示。 圖（13） 按鍵電路蜂鳴器電路鬧鐘模塊采用單片機(jī)輸出一定頻率的方波從而使蜂鳴器發(fā)出聲音。因本程序涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設(shè)計(jì)，C語(yǔ)言具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的軟件采用C51編寫。軟件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程完全在鍵盤的控制之下，實(shí)現(xiàn)了完全的友好的人機(jī)交互功能。接著，主要是程序的調(diào)試。在軟件調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)間和日期后，單片機(jī)上電后更新的是PC的時(shí)間，后來(lái)查找資料發(fā)現(xiàn)，是設(shè)置ds1302的問(wèn)題，還有一個(gè)問(wèn)題，在按鍵操作時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)功能不穩(wěn)定，這是由于按鍵存在抖動(dòng)，所以后來(lái)加個(gè)去抖動(dòng)的延時(shí)后在判斷，基本就可以解決問(wèn)題。通過(guò)調(diào)試和仿真，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所要求的所有功能。 2：具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。4：實(shí)現(xiàn)鬧鐘提醒功能，且鬧鐘可設(shè)置至年，月，日，時(shí)，分，秒。6：顯示60秒倒計(jì)時(shí)功能。結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)以AT89C52為核心部件，使用串行時(shí)鐘芯片DS1302，實(shí)現(xiàn)時(shí)間和鬧鐘的功能設(shè)置，用溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境實(shí)時(shí)溫度的檢測(cè)。盡