【正文】 芯片 數(shù)字溫度傳感器介紹 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 是 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各 種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電 寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 (4) DS1302 的寄存器 DS1302 有 12個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。 (2) DS1302 的控制字節(jié)： DS1302 控制字節(jié)的高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6如果 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 指示操作單元的地址；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，控制字節(jié)總是從最低位開 始輸出 (3) 數(shù)據(jù)輸入輸出（ I/O） 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始?！?WP”是寫保護(hù)位，在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 必須為 0?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出的。對(duì)于位 6，若對(duì)程序進(jìn)行讀 /寫時(shí) RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀 /寫時(shí)， CK=0，位 1至位 5 指操作單元的地址。 圖 3 DS1302的引腳圖 電路原理及說明 (1) 時(shí)鐘芯片 DS1302 的工作原理： DS1302 在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把 SCLK 端置 “ 0”，接著把 RST 端置“ 1”，最后才給予 SCLK 脈沖；讀 /寫時(shí)序如下圖 4 所示。中有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 7 RST 置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。如果在傳送過程中 RSTS置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 RST輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器； 其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 KHz 晶振。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。第 9 引腳為復(fù)位輸入端 ,接上電容 ,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路 ,20 引腳為接地端 ,40 引腳為電源端。 主要單元電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) AT89S52單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O口 P0,P1,P2,P3, MCS51單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 5 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電路設(shè)計(jì)框圖 圖 1系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)硬件概述 本電路是由 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時(shí)鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償 功能，工作電壓為 ～ 。 DS1302 提供時(shí)鐘 。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)。此設(shè)計(jì)方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。 方案二： 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、年進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度高 ,位的 RAM 做為數(shù)據(jù)暫存區(qū)，工作電壓 ～ 范圍內(nèi)， 時(shí)耗電小于 300nA。 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 方案一： 直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、 4 時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)。 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)于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(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。 方 案二 : 采用 AT89S52,片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V的超底壓工作；同時(shí)也與 MCS51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞 ,所以選擇采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng)。 附錄一：系統(tǒng)電路圖 .................................................15 附錄二：系統(tǒng)程序 ...................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 目 錄 1 方案論證 ..........................................................3 單片機(jī)芯片的選 擇方案和論證 ...................................3 顯示模塊選擇方案和論證 .......................................3 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 .....................................3 溫 度 傳 感 器 的 選 擇 方 案 與 論證 .....................................3 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 .........................................4 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ..............................................5 電路設(shè)計(jì)框圖 .................................................5 系統(tǒng)硬件概述 .................................................5 主要單元電路的設(shè)計(jì) ...........................................5 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) .....................................5 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì) ........................................ 6 電路原理及說明 .............................................7 溫度采集模塊設(shè)計(jì) ..........................................7 顯示模塊的設(shè)計(jì) .............................................8 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ....................................................9 程序流程框圖 .................................................9 4 測(cè)試與結(jié)果分析 ...................................................11 硬件測(cè)試 ....................................................12 軟件測(cè)試 ....................................................12 測(cè)試結(jié)果分析與結(jié)論 ..........................................12 測(cè)試結(jié)果分析 ..............................................12 測(cè)試結(jié)論 ..................................................12 5課程設(shè)計(jì) 總結(jié)與 體會(huì) .......................................... .....錯(cuò)誤 !未定義書簽。在硬件與軟件設(shè)計(jì)時(shí)，沒有良好的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)會(huì)受到很大限制，每項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)時(shí)需要那種硬件，程序該如何編寫，算法如何實(shí)現(xiàn)等，沒有一定 的基礎(chǔ)就不可能很好的實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)是基于 52 系列的單片機(jī)進(jìn)行的電子萬年歷設(shè)計(jì)，可以 顯示年月日時(shí)分秒及周信息，具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。該電路采用 AT89C52單片機(jī)作為核心，功耗小，能在 3V 的低壓工作，電壓可選用 3~5V 電壓供電。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，而且 DS1302 的使用壽命長，誤差小。 課程設(shè)計(jì) 報(bào)告 萬年的設(shè)計(jì) 1 摘要 隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝 ,至從觀太陽、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。美國 DALLAS 公司推出的具有涓細(xì)電流充電能的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302。對(duì)于數(shù)字電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時(shí)顯示年、月、日、周日、時(shí)、分、秒和溫度等信息，還具有時(shí)間校準(zhǔn)等功能。 綜上所述此萬年歷具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。 在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)單片機(jī)的理論基礎(chǔ)和外圍擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)行了比較全面準(zhǔn)備。 具體實(shí)現(xiàn)功能： （ 1） 顯示年月日時(shí)分秒及星期信息 （ 2） 具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能 （ 3） 與即時(shí)時(shí)間同步 （ 4） 溫度實(shí)時(shí)測(cè)定顯示。 參考文獻(xiàn) ...........................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 1 方案論證 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 方案一 : 采用 89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間 ,能于 3V 的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) , 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。 顯示模塊選擇方案和論證 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)字合適 ,采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí) ,雖然占用的單片機(jī)口線少，但連線還需要花費(fèi)一點(diǎn)時(shí)間，所以也不用此種作為顯示。 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 ,并且我做的最小系統(tǒng)上帶一個(gè) TS16201,和 AT89S52已經(jīng)接好，省了很多麻煩，所以在此設(shè)計(jì)中采用 LCD液晶顯示屏。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大 ,所以不采用此方案。 溫度傳感器的選擇方案與論證 溫度傳感器的選擇方案與論證 : 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。 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，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路。 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 : 采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng) 。LCD 液晶顯示屏作為顯示。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)?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的 AT89S52 主控制模 塊 DS1302 時(shí)鐘模塊 LCD 液晶顯示屏 顯示模塊 鍵盤模塊 6 采集由 DS18B20 構(gòu)成；顯示部份由 LCD 液晶顯示屏顯示。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示 ,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路 ,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。 如圖 2 所示： 圖 2 主 控制系統(tǒng) 時(shí) 鐘電路模塊的設(shè)計(jì) 圖 .3 示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) V