【正文】 根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)：采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快 。DSl8B20 的引腳如圖 所示。0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的 1表示 攝式度。DSl8B20 中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM，編號(hào)為 0 號(hào)和1 號(hào)。接著的 48 位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。每一個(gè) DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)值存放在 DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器)中。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：●獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；●多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；●無(wú)須外部器件；●可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～；●零待機(jī)功耗；5●溫度以 9 或 12 位數(shù)字；●用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；●負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度?？臻e模式下,CPU暫停工作,而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件4復(fù)位。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳,8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門(mén)狗（WDT）電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。圖 　總體設(shè)計(jì)方框圖AT89S52主控制器DS1302 時(shí)鐘芯片DS18B20 溫度傳感復(fù)位按鍵LCD 顯示器鍵盤(pán)12MHz 晶振振蕩33 設(shè)計(jì)原理與分析 本次設(shè)計(jì)的萬(wàn)年歷系統(tǒng)主要包括單片機(jī)主控制器、溫度傳感器芯片、時(shí)鐘芯片 DS1302 芯片、16*2LCD 顯示芯片。LCD 顯示器只需占用 11個(gè) I/O 口就可以工作了，不用其它擴(kuò)展芯片，總體上使電路簡(jiǎn)單化。同樣，單片機(jī)通過(guò)單總線與它通訊，可以處理 9～12 位的溫度數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。而且DS1302 可以通過(guò)后備電池繼續(xù)工作，內(nèi)部的時(shí)鐘還在走，下次啟動(dòng)后不用去調(diào)整時(shí)鐘，方便使用。對(duì)于方案 2：?jiǎn)纹瑱C(jī)不用去產(chǎn)生時(shí)鐘的數(shù)據(jù)，時(shí)鐘的數(shù)據(jù)由 DS1302 獨(dú)立產(chǎn)生，并寄存在其內(nèi)部的寄存器上，單片機(jī)可以通過(guò)三總線與它通訊，不僅可以對(duì)它進(jìn)行讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)，還可以對(duì)它進(jìn)行編程，設(shè)置它的工作模式。對(duì)于測(cè)溫電路，采用熱敏電阻的輸出電壓溫度特性，要加上 A/D 轉(zhuǎn)換，溫度傳感信息才能被單片機(jī)所接受，這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。在顯示電路上，采用 16*2 的 LCD 顯示。溫度計(jì)要靈敏反映室溫的變化這樣可采用單片機(jī)與數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 通訊，采集溫度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。在顯示電路上，采用數(shù)碼管就可以將年月日星期時(shí)分秒和室內(nèi)溫度顯示出來(lái)方案 2：萬(wàn)年歷時(shí)鐘采用單片機(jī)控制 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，能達(dá)到走時(shí)準(zhǔn)確且掉電不丟失數(shù)據(jù)的。本方案只需要單片機(jī)最小系統(tǒng)加上顯示電路，再設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的程序算法就可以實(shí)現(xiàn)。12 總體設(shè)計(jì)方案用 AT89S52 處理產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘數(shù)據(jù)或者讀取外部時(shí)鐘數(shù)據(jù)和采集外部傳感器的信息進(jìn)行處理，并暫時(shí)寄存在其內(nèi)部的儲(chǔ)存器中，再通過(guò)單片機(jī)調(diào)用內(nèi)部RAM 的數(shù)據(jù)并送到 LCD 或者 LED 數(shù)碼管上顯示出來(lái)。本文編寫(xiě)的主導(dǎo)思想是軟硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫(xiě)。本文首先描述系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖加以說(shuō)明，著重介紹了本系統(tǒng)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過(guò)程,其次，詳細(xì)闡述了程序的各個(gè)模塊和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。軟硬件結(jié)合，使硬件部分大為簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，并采用 LCD 顯示電路、鍵盤(pán)電路，使人機(jī)交互簡(jiǎn)便易行，此外結(jié)合音樂(lè)鬧鈴電路、看門(mén)狗和供電電路。但是考慮到用單片機(jī)配合時(shí)鐘芯片，可制成功能任意的電子鐘，而且可以做到硬件簡(jiǎn)單、成本低廉。因此，研究萬(wàn)年歷及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。，分，秒. 數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車(chē)站， 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。其中電子萬(wàn)年歷就是一個(gè)典型的例子。0具有溫度指示的數(shù)字萬(wàn)年歷設(shè)計(jì)方案1 緒論隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨大規(guī)模集成電路出現(xiàn)，給人類(lèi)生活帶來(lái)了根本性的改變。由其是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)。而且在萬(wàn)年歷的基礎(chǔ)上還可以擴(kuò)展其它的實(shí)用功能，比如溫度計(jì)。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，但是所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。市場(chǎng)上有許多電子鐘的專(zhuān)用芯片如：LM8363 、LM8365 等，但它們功能單一，電路連接復(fù)雜，不便于調(diào)試制作。所以本系統(tǒng)采用了以廣泛使用的單片機(jī) AT89S52 技術(shù)為核心，配合時(shí)鐘芯片 DS1302。本方案設(shè)計(jì)出的數(shù)字鐘可以顯示時(shí)間、設(shè)置鬧鈴功能之外。本設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機(jī)技術(shù)為核心。本設(shè)計(jì)中我重點(diǎn)研究實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)+時(shí)鐘芯片這種模式的萬(wàn)年歷，從原理上對(duì)單片機(jī)和時(shí)鐘芯片有了深一步的認(rèn)識(shí)，這些基本功能完成后，在軟件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示。方案 1：?jiǎn)纹瑱C(jī)一般的工作頻率在 12MHz 左右，而且內(nèi)部還有定時(shí)、計(jì)數(shù)器，可以產(chǎn)生精確的 1S 定時(shí)，由次可以用定時(shí)中斷的方式產(chǎn)生精確的 1S 時(shí)間，秒位不斷的加 1，再設(shè)計(jì)分、時(shí)、星期、日、月、年之間的進(jìn)制，使產(chǎn)生進(jìn)位。對(duì)于測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線 1 RES（ 復(fù)位）2 I/O （數(shù)據(jù)線）3 SCLK（串行時(shí)鐘）。DS18B20 通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或接受信息，因此在單片機(jī)與 DS18B20 之間僅需一條連接（加上地線） 。 方案比較論證對(duì)于方案 1，單片機(jī)雖然可以產(chǎn)生精確的秒信號(hào)，但是單片機(jī)在處理閏年上會(huì)比較麻煩，加之一旦單片機(jī)斷電后，所有的時(shí)間都要重新調(diào)整。在顯示電路上，采用 LED 數(shù)碼的話要用到單片機(jī)的許多 I/O 口，甚至 I/O 不夠用，還需要接上其它芯片大量擴(kuò)展 I/O 口，這是一個(gè)弊處。單片2機(jī)只是處理從 DS1302 讀出來(lái)的數(shù)據(jù)并送顯示，大大減少了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。基于同樣的原理，DS18B20 也是一個(gè)獨(dú)立的傳感器，只要單片機(jī)配置它的工作狀態(tài)后它就可以獨(dú)立工作，內(nèi)部已經(jīng)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)儲(chǔ)存在其內(nèi)部的寄存中。在顯示電路上，采用 16*2 LCD 液晶顯示器，能容納年月日星期時(shí)分秒溫度等信息的顯示。 總體設(shè)計(jì)方框圖 總體的方框圖如圖 所示，控制器采用單片機(jī) AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，用 16*2 的 LCD 液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒、溫度的顯示。AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。（1）AT89S52的簡(jiǎn)介AT89S52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8k Bytes ISP (Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。 此外,AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。（2）AT89S52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 溫度傳感器芯片(1)單線溫度傳感器DS18B20介紹DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) 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(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20僅需一條線( 和地線 )。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。DSl8B20 的測(cè)量范圍從55 攝式度到 +125 攝式度，增量值為 攝式度，可在 l s(典型值) 內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型編碼(DSl8B20 編碼均為 10H)。最后 8 位是前面 56 位的 CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)(攝式度)，則 1 號(hào)存貯器 8位全為 1，否則全為 0。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值(55 攝式度 125 攝式度) 。每只DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。(2) DS18B20的測(cè)溫原理器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)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(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。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。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶(hù)報(bào)警上下限。如：00AAH 為+85 攝式度,0032H 為 25攝式度，F(xiàn)F92H 為 55 攝式度 表 18B20用 9位的溫度存儲(chǔ)方式DS18B20 用 12 位存貯溫值度，最高位為符號(hào)位，如表 為 DS18B20的溫度存儲(chǔ)方式，負(fù)溫度 S=1，正溫度 S=0。 表 18B20用 12位的溫度存儲(chǔ)方式DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失7性的可電擦除的 EEROM。頭 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。圖 DS18B20存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。低 5 位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)要去改動(dòng)，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2 字節(jié)。當(dāng)符號(hào)位 S＝0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值；表 為部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)：表 部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)溫度/℃ 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+ 0000 0001 1001 0000 0191H+ 0000 0000 1010 0001 00A2H+ 0000 0000 0000 0010 0008H0 0000 0000 0000 1000 0000HR0R1000101119101112分 辨 率 /位 溫 度 最