【正文】 高、體積小、性價(jià)比高、應(yīng)用廣泛、易于產(chǎn)品化 。 如圖 1 所示即為該單片機(jī)的引腳封裝形式。 ② Vcc（ 40 腳）：正電源引腳。 2) 端口線 AT89S52 片內(nèi)有 4個(gè) 8位并行 I/O 接口 P0， P1,P2 和 P3。 ① P0口 32～ 39 腳為 ～ 輸入 /輸出引腳。它既可以作為通用 I/O接口，又可以作為外部擴(kuò)展時(shí)的數(shù)據(jù)總線及低 8 位地址總線的分時(shí)復(fù)用口 。 P1 口為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O接口 。 P2口為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O接口 。 P3口為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O接口 ，它是雙功能復(fù)用口，作為通用 I/O 接口 時(shí)，功能與 P1 口相同，常使用第二功能。 表 1 P3 口的第二功能 P3 口 第二功能 信號(hào)名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收口 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 INT0 外部中斷 0 請(qǐng)求輸入 INT1 外部中斷 1 請(qǐng)求輸入 T0 定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 0 的外部輸入口 T1 定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 1 的外部輸入口 WR 外部 RAM 寫選通信號(hào) RD 外部 RAM 讀選通信號(hào) 3) 控制線 ① RST/Vpd（ 9腳） ：復(fù)位信號(hào) /備用電源線引腳。 ② ALE/ PROG（ 30 腳）：地址鎖存允許 /編程引腳。 ③ EA /Vpp（ 31 腳） ：允許訪問片外程序存儲(chǔ)器 /編程電源線。 ④ XTAL1 和 XTAL2（ 18， 19 腳）： XTAL1 腳為片內(nèi)振蕩電路的輸入端， XTAL2 腳為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC時(shí)， 8051 自動(dòng)在 PSEN 線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于對(duì)片外 ROM 的選通。 LCD1602 液晶顯示屏 LCD1602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模塊。 圖 引腳功能說明 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口如圖 3所示，引腳 說明如表 2。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)。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。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。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。 X1和 X2是振蕩源，外接 晶振。 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。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)。只 有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平， I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向）。 圖 4. DS1302 引腳圖 DS18B20 溫度芯片 DS18B20 簡(jiǎn)介 DS18B20 是由 Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器，是世界上第一個(gè)支持“一線總線”接口的溫度傳感器，“ 一線總線 ” 接口芯片獨(dú)特芯片而且經(jīng)濟(jì)，使用戶可以輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新概念。 ℃。適合在惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度測(cè)試，可應(yīng)用于環(huán)境控制 ，過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品中。 引腳功能說明 DS18B20 具有 3引腳 TO92小體積封裝形式， 其實(shí)物及引腳圖如圖 5所示。 引腳 2（ DQ）：數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳，漏極開路單總線接口引腳。 引腳 3（ Vcc） ：可選擇的外接供電電源輸入引腳。 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電路設(shè)計(jì)框圖 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 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。 主要單元模塊的設(shè)計(jì) 及原理 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主控 制部分原理圖如圖 7所示。 圖 的引腳圖 （ 2）原理說明 ① DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字如表 3 所示。 輸出時(shí) 。 表 3 DS1302 的控制字格式 位： 7 6 5 4 3 2 1 0 RAM RD 1 CK A4 A3 A2 A1 A0 WR ② 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。如下圖 9所示 圖 讀 /寫時(shí)序圖 ③ 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 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 2。 控制寄存器是用于程序初始運(yùn)行時(shí)，將 DS1302 設(shè)置為讀或?qū)憼顟B(tài)而提供給用戶的。 除了寄存器特殊狀態(tài)位以外，普通時(shí)鐘寄存器中的其他數(shù)據(jù)是按照 BCD 碼的形式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。比如秒寄存器的取值范圍是 00～ 59，存儲(chǔ)位為 bit0～ bit6。假設(shè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)為 31s，那么其存儲(chǔ)情況應(yīng)為 bit6～ bit4=011， bit3～ bit0=0001?？蓮谋?4 依次分析得出。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。 DS1302 的數(shù)據(jù)傳送有單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送兩種。 8 個(gè)時(shí)鐘 /日歷寄存器從 RAM 寄存器 0開始，依次由地址 0～地址 7順序讀 /寫數(shù)據(jù)。 ④ 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 11 所示。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 0 是讀 /寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為 1；該位為 0 則表示進(jìn)行的是寫操作。表3為 DS1302 的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“ CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止， DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為 0 時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。當(dāng)“ WP”為 1時(shí)，寫保護(hù)位防止對(duì)任一寄存器的寫操作。 圖 10. DS18B20 溫度采集 （ 2）原理說明 ① DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 的具體測(cè)溫原理如圖 11 所示 。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度的測(cè)量。 斜 率 累 加 器預(yù) 置計(jì) 數(shù) 比 較 器減 法 計(jì) 數(shù) 器 1低 溫 度 系 數(shù) 晶 振減 到 0預(yù) 置溫 度 寄 存 器減 到 0減 法 計(jì) 數(shù) 器 2高 溫 度 系 數(shù) 晶 振 圖 測(cè)溫原理 減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)預(yù)置數(shù)值減到 0時(shí)，溫度計(jì)數(shù)器的值將加 1，然后減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值重新被裝入且重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度 寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。 ② DS18B20 溫度測(cè)量值輸出原理 DS18B20 讀出的溫度結(jié)果數(shù)據(jù)為兩字節(jié)，用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀停止 增加 數(shù)的形式提供。 DS18B20溫度數(shù)據(jù)輸出格式如表 5所列。當(dāng)測(cè)得的溫度大于 0 時(shí)，這 5 位為 0；當(dāng)測(cè)得的溫度小于 0時(shí)，這 5位為 1。 幾種溫度數(shù)據(jù)輸出舉例如表 6所列。 在每一次的讀 /寫操作之前都必須對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 ? s 然后釋放 ； DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60? s，然后發(fā)出60～ 240? s的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 DS18B20 復(fù)位時(shí)序如圖 12（ a） 所示。 （ a） DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖 （ b） DS18B20 的讀時(shí)序圖 圖 12 DS18B20 的工作時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15s之內(nèi)就得釋放單總線，讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)降偩€上。 表 7 DS18B20 ROM 命令 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后總線上的活動(dòng) SEARCH ROM 識(shí)別總線上掛著的所有 DS18B20的ROM F0H 所有 DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 READ ROM 當(dāng)只有一個(gè) DS18B20 掛在總線上時(shí)，可用此命令讀取 ROM 33H DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 MATCH ROM 主機(jī)用 ROM 碼 來 指 定某 一 個(gè)DS18B20，只有匹配的 DS18B20 才會(huì)響應(yīng) 55H 主機(jī)向總線傳送一個(gè) ROM 碼 SKIP ROM 用于指定總線 上所有的器件 CCH ALARM SEARCH 與 SEARCH ROM 命令相似，但只有溫度超過警報(bào)線的 DS18B20才會(huì)響應(yīng) ECH 超過警報(bào)線的 DS18B20 向主機(jī)傳送 ROM 碼 表 8 DS18B20 RAM 功能命令 命令 描述 協(xié)議 此命令發(fā)出后總線上的活動(dòng) Convert T 開始溫度轉(zhuǎn)換 44H DS18B20 向主機(jī)傳送轉(zhuǎn)換狀態(tài) Read Scratchpad 讀暫存器完整的數(shù)據(jù) BEH DS18B20 向主機(jī)傳送總共 9 字節(jié)的數(shù)據(jù) Write Scratchpad 向寄存器的 3 和 4 字節(jié)寫入數(shù)據(jù)（ TH、 TL 和精度） 4EH 主機(jī)向 DS18B20 傳送 3字節(jié)的數(shù)據(jù) Copy Scratchpad 將 TH、 TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM 48H DS18B20 向主機(jī)傳送調(diào)用狀態(tài) Recall E2 將 TH、 TL 和配置寄存器的數(shù)據(jù)從 EEPROM中調(diào)到暫存器中 B8H Read Power Supply 向主機(jī)示意電源供電狀態(tài) B4H DS18B20 向主機(jī)傳送供電狀態(tài) 按鍵處理模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 按鍵 部分原理圖如圖 13所示。 顯示模塊的設(shè)計(jì) (1)模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 顯示 部分原理圖如圖 14 所示。（說明 1為高電平， 0為低電平） 指令集如表 9所示。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 C:控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍 ，低電平不閃爍。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 （ a） LCD1602 讀時(shí)序 （ b） LCD1602 寫時(shí)序 圖 15 LCD1602 的時(shí)序圖 ③ LCD1602 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一 定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 圖 16. LCD1602 內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 程序流程框圖 主程序流程 圖 開 始初 始 化 L C D　 初 始 化 內(nèi) 部 定 時(shí) 器 初 始 化 D S 1 3 0 2 從 D S 1 3 0 2 讀 取 日 期 和 時(shí) 間移 動(dòng) 光 標(biāo) 并 顯 示 日 期移 動(dòng) 光 標(biāo) 并 顯 示 時(shí) 間顯 示 溫 度 重 復(fù) 進(jìn) 行 按 鍵 掃 描結(jié) 束 圖 時(shí)鐘芯片數(shù)據(jù)處理子程序流程圖