可編程數(shù)字時鐘設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計

1、摘摘 要要在當(dāng)代繁忙的工作與生活中，時間與我們每一個人都有非常密切的關(guān)系，每個人都受到時間的影響。為了更好的利用我們自己的時間，我們必須對時間有一個度量，因此產(chǎn)生了鐘表。鐘表的開展是非常迅速的，從剛開始的機(jī)械式鐘表到現(xiàn)在普遍用到的數(shù)字式鐘表，即使現(xiàn)在鐘表千奇百怪，但是它們都只是完成一種功能計時功能，只是工作原理不同而已，在人們的使用過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)了鐘表的功能太單一，沒有更大程度上的滿足人們的需求。因此，數(shù)字電子時鐘的出現(xiàn)成為必然。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對.時,分.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的開展和石

2、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)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴(kuò)展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時播送、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為根底的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。在此設(shè)計中所設(shè)計的鐘表不但具有普通鐘表的功能，它還能實現(xiàn)多個額外的功能：溫度測量、年，月，日，星期。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，電子時鐘，DS1302，DS18B20，LCD1602目錄目錄第一章第一章 緒緒 論論 .1 1第二章第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)

3、計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 .3 3第 1 節(jié) 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理.3第 2 節(jié) 模塊電路設(shè)計與比擬.4一、 時鐘方案選擇.4二、 溫度檢測方案選擇.4三、 顯示模塊的選擇.4四、 其他設(shè)計的考慮.4第 3 節(jié) 各功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn).5一、 單片機(jī)控制系統(tǒng).5二、 DS1302 實時時鐘芯片 .10三、 溫度模塊.14四、 1602 液晶顯示器 .16第 4 節(jié) 電路總圖.20第三章第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)程序設(shè)計 .2121第 1 節(jié) 主程序流程圖.21第 2 節(jié) 中斷效勞程序.22第四章第四章 程序程序 .2323第 1 節(jié) 系統(tǒng)程序設(shè)計.23第五章第五章 總結(jié)總結(jié) .3535第六章第六章 參

4、考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .3636第一章第一章 緒緒 論論本設(shè)計主要分為硬件電路設(shè)計和軟件實現(xiàn)兩大局部。硬件電路設(shè)計采用模塊設(shè)計：中央處理電路、時鐘電路、溫度測量電路三大局部；軟件采用 C 語言編程實現(xiàn)，設(shè)計采用按功能模塊劃分，包括：主程序、顯示程序、溫度測量程序、時鐘程序等。在中央處理器上我們采用 AT89S52 單片機(jī),該單片機(jī)是集 CPU ,RAM ,ROM ,計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注。它體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易，廣泛應(yīng)用于智能生產(chǎn)和工業(yè)自動化上。在

5、時間功能上主要依靠實時時鐘芯片 DS1302 來完成大局部功能，DS1302 是具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實時時鐘電路，它以其接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。它的主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 32.768kHz 晶振。所以用此款芯片來實現(xiàn)時間功能是完全能滿足電路的要求。溫度方面工作由數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 來完成，這款溫度傳感器是具有線路簡單，體積小，方便易用等特點，溫度測量范圍為55125,可編程為 9 位12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。選

6、用這個芯片使電路簡化，提高了效率。本課題通過 MCS-51 單片機(jī)來設(shè)計，采用 C 語言進(jìn)行編程，可以實現(xiàn)以下一些功能：小時、分、秒和年、月、日的顯示，定時報警功能。本設(shè)計的電子時鐘系統(tǒng)由時鐘電路，LCD 顯示電路，定時報警電路，按鍵調(diào)整電路四局部組成。51單片機(jī)通過軟件編程，在 LCD1602 液晶屏上實現(xiàn)小時、分、秒和年、月、日的顯示；利用時鐘芯片 DS1302 來實現(xiàn)計時，定時功能；通過兩個按鍵開關(guān)，一個用于時鐘的調(diào)節(jié)，一個用于鬧鐘的調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)功能；到達(dá)設(shè)置的鬧鐘時間時，由蜂鳴器發(fā)聲，起報警作用。本次設(shè)計的電子時鐘，經(jīng)過比照測試，發(fā)現(xiàn)實際計時的走時精度較高，可滿足多種場合

7、的應(yīng)用需求。本文詳細(xì)介紹了 AT89S52 單片機(jī)的根本原理，分析了 AT89S52 各個管腳的功能及它在設(shè)計電路中的作用。本文論述了 LCD1602 液晶屏和時鐘芯片 DS1302的工作原理及其軟件設(shè)計過程。第二章第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計第第 1 節(jié)節(jié) 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理單片機(jī)控制系統(tǒng)原理方案一方案一：采用 CPLD 可編程邏輯器件作為主控制器控制外圍電路進(jìn)行電壓、頻率測量，時鐘控制、溫度測量、鍵盤和 LED 控制、報警控制。此方案邏輯電路復(fù)雜，且靈活性較低，不利于各種功能的擴(kuò)展，在測電壓時將通過 A/D 測得的數(shù)值轉(zhuǎn)化為電壓有效值時有一定的困難。 方案二方案二：采用 AT8

8、9S52 單片機(jī)來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。鍵盤四個獨立按鍵控制，時鐘芯片采用 DS1302，溫度傳感器采用 DS18B20。此系統(tǒng)硬件簡潔，將復(fù)雜的硬件功能用軟件實現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，能很好地滿足此題的根本要求和擴(kuò)展要求。此方案根本原理框圖如圖 2.1 所示。 比擬以上兩種方案的優(yōu)缺點，方案二簡潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能完全到達(dá)設(shè)計要求，故采用第二種方案。液晶顯示局部DS18B20溫度傳感器局部AT89S52單片機(jī)DS1302實時時鐘局部鍵盤輸入局部圖圖 2.1. 系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖第第 2 節(jié)節(jié) 模塊電路設(shè)計與比擬模塊電路設(shè)計與比擬一、一、 時鐘方案選擇時鐘方案選擇方案一方案一：要求顯示小時和分鐘

9、，因此可以用門電路組合構(gòu)成時鐘發(fā)生器，但此方案硬件復(fù)雜，穩(wěn)定性低，且不易控制。 方案二方案二：采用帶 RAM 的時鐘芯片 DS1302。該芯片可以進(jìn)行時分秒的計數(shù)，具有 100 年日歷，可編程接口，還具有報警功能和掉電保存功能，并且可以對其方便的進(jìn)行程序控制，能很好的符合要求。故采用方案二。二、二、 溫度檢測方案選擇溫度檢測方案選擇 方案一方案一：采用熱電偶或熱敏電阻作感溫元件，但熱電偶需冷端補(bǔ)償，電路設(shè)計復(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、可靠性都比擬差。 方案二方案二：采用集成溫度傳感器 DS18B20 。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，不需外接電路，數(shù)據(jù)傳輸采用 o

10、ne-wire。總線，可用一根 I/O 數(shù)據(jù)線即供電又傳輸數(shù)據(jù)，在-10 -+85范圍內(nèi)精度為，分辨率較高，重復(fù)性和可靠性好。故采用方案二。三、三、 顯示模塊的選擇顯示模塊的選擇方案一方案一：采用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管亮度高、體積小、重量輕，但其顯示信息簡單、有限，在此題目中應(yīng)用受到很大的限制。 方案二方案二：采用液晶顯示。液晶顯示功耗低，輕便防震。采用液晶顯示界面友好清晰，操作方便，顯示信息豐富。 四、四、 其他設(shè)計的考慮其他設(shè)計的考慮 鬧鈴響可采用蜂鳴器來模擬一些音樂，實現(xiàn)鬧鈴的效果。也可采用音樂模塊來更簡單，更實用的效果，在此本設(shè)計出于器件規(guī)模的考慮特采用蜂鳴器來模擬鬧鈴。第第 3 節(jié)節(jié) 各

11、功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn)各功能模塊硬件設(shè)計及實現(xiàn)本設(shè)計以單片機(jī) AT89S52 為控制核心，由實時時鐘局部、顯示局部、鍵盤輸入局部、溫度采集局部等局部組成。其中實時時鐘采用 DS1302 可實現(xiàn)年月日時分秒等時間信息的采集和鬧鐘功能。溫度檢測模塊由 DS18B20 集成溫度傳感器對現(xiàn)場環(huán)境溫度進(jìn)行實時檢測。鍵盤采集局部由四個獨立按鍵組成，可實現(xiàn)時間顯示、鬧鐘設(shè)置、環(huán)境溫度測量等功能。硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的根底，要考慮的方方面面很多，除了實現(xiàn)此設(shè)計根本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素：系統(tǒng)穩(wěn)定度；器件的通用性或易選購性； 軟件編程的易實現(xiàn)性；系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能

12、模塊的實現(xiàn)逐個進(jìn)行分析探討。一、一、 單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng) AT89S52 單片機(jī)AT89S52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS8 位單片機(jī)片內(nèi) 8Kbytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器PEROM和 128bytes 的隨機(jī)存儲器RAM ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器CPU和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大。AT89S52 單片機(jī)可為你提供許多高性價的應(yīng)用場合，可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：與 MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)的全兼容 4k 字節(jié)可重擦寫 Flas

13、h 閃速存儲器1000 次可擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz三級加密程序存儲器1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/O 口線2 個 16 位定時/計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行 UART 通道低功耗空閑和掉電模式 AT89S52 功能特性描述： AT89S52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時/計數(shù)器，一個 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口， 片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時，AT89S52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，

14、但允許 RAM，定時/計數(shù)器，竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。1AT89S52 引腳功能說明：Vcc：電源電壓GND：地P0 口：PO 口是一組 8 位漏極開路行雙向 I/O 口，也既地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。可作為輸出口使用時，每位可吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址低 8 位和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時，PO 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求接上拉電阻。

15、P1 口：P1 口是一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動吸收或輸出電流4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電圖圖 2.2. 單片機(jī)引腳圖單片機(jī)引腳圖阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。作輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流I 。Flash 編程和程序校驗期間，P1口接收 8 位地址。P2 口：P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸入緩沖極可以驅(qū)動輸入或輸出電流4 個 TTL 邏輯門電路。對端口“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時和作為輸出口，作輸出口時，因為存在內(nèi)部上

16、拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部存儲器或 1 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器例如執(zhí)行 MOVXDPTR 指令時，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器如執(zhí)行 MOVXRI 指令時，P2 口線的內(nèi)容也既特殊功能存放器SFR區(qū)中 R2 存放器的內(nèi)容 ，在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗時，P2 亦接收高地址和其他控制信號。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動吸收或輸出電流4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸出端口時，被外部拉低

17、的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。P3 口除可作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能如表 2.1 所示：表表 2.1 AT89S52 端口：端口：P3 口還接收一些用于 Flas 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號ALE/當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE地址鎖存允許PROG輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)，即使不訪問外部字節(jié)，ALE 仍時鐘震蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘脈沖或用于定時目的。要注意的是：每次訪問外部存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖 。如有必要，可通過對特殊功能存放

18、PROG器SFR區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令可激活。此外，此引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)該置 ALE 無效RST：復(fù)位輸出。當(dāng)震蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平使機(jī)器復(fù)位。 ：程序存入允許輸出的是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)PSENPSENAT89S52 由外部程序取指令或數(shù)據(jù)時，每個機(jī)器周期兩次有效，既輸PSEN出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的信號不出PSEN現(xiàn)。EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器地址為 0000H-FFFFH

19、 ，EA 端必須保持低電平接地 。要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 的編程電壓 Vpp。XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時鐘的輸入端。XAAL2：震蕩器反向放大器的輸出端。圖圖 2.32.3 內(nèi)部震蕩電路內(nèi)部震蕩電路時鐘震蕩器：AT89S52 中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的所以外部時鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時間和最大低電平持續(xù)的時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。表表 2.2

20、AT89S52 存放器存放器存放器內(nèi)容存放器內(nèi)容PC0000HTMOD00HACC00HTCOM00HB00HTH000HPSW00HTLO00HSP07HTH100H0DPTR0000HTH100HP1P30FFHSCON00HIPxxx00000SBUF不定IE0 xxx00000PCON0 xxx00000其中單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖如下圖。圖圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)二、二、 DS1302 實時時鐘芯片實時時鐘芯片DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒、分

21、、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過 AM/PM 標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時時間格式。DS1302 與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根 I/O 線：復(fù)位RST 、I/O 數(shù)據(jù)線、串行時鐘SCLK 。時鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31 字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時，功耗小于 1mW。DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖，主要組成局部為：移位存放器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及 RAM。雖然數(shù)據(jù)分成兩種，但是對單片機(jī)的程序而言，其實是一樣的，就是對特定的地址進(jìn)行讀寫操作圖

22、圖 2.5 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS1302 含充電電路，可以對作為后備電源的可充電電池充電，并可選擇充電使能和串入的二極管數(shù)目，以調(diào)節(jié)電池充電電壓。不過對我們目前而言，最需要熟悉的是和時鐘相關(guān)局部的功能，對于其它參數(shù)請參閱數(shù)據(jù)手冊。DS1302 的工作原理的工作原理DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳RST置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位存放器。數(shù)據(jù)在時鐘SCLK的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令字裝入移位存放器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為8+88 位地址+8 位數(shù)

23、據(jù) ，在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。DS1302 的存放器和控制命令的存放器和控制命令 對 DS1302 的操作就是對其內(nèi)部存放器的操作，DS1302 內(nèi)部共有 12 個存放器，其中有 7 個存放器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。此外，DS1302 還有年份存放器、控制存放器、充電存放器、時鐘突發(fā)存放器及與 RAM相關(guān)的存放器等。時鐘突發(fā)存放器可一次性順序讀寫除充電存放器以外的存放器。日歷、時間存放器及控制字如表 2.3 所示：表表 2.3：日歷、時鐘存放器與控制字對照表：日歷、時鐘存放器與控制字對照表最后一位 RD/W 為“0時表示進(jìn)行寫操作，為“1時表

24、示讀操作。DS1302 內(nèi)部存放器列表如表 2.4 所示：DS1302 內(nèi)部的 RAM 分為兩類，一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COHFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為76543210存放器名稱1RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒存放器1000000分存放器1000001小時存放器1000010日存放器1000011月存放器1000100星期存放器1000101年存放器1000110寫保護(hù)存放器1000111慢充電存放器1001000時鐘突發(fā)存放器1011111命令字各位內(nèi)容存放器名稱寫讀取值范圍76543210秒存放器80H81H

25、00-59CH10SECSEC分存放器82H83H00-59010MINMIN小時存放器84H85H01-12 或 00-2312/240AHRHR日期存放器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份存放器88H89H01-1200010MMONTH周存放器8AH8BH01-0700000DAY年份存放器8CH8DH00-9910YEARYEAR表表 2.4. DS1302 內(nèi)內(nèi)部部存存放放器器列列表表寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH寫 、FH讀 。我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制存放器和 RAM 的

26、邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。單片機(jī)是通過簡單的同步串行通訊與 DS1302 通訊的，每次通訊都必須由單片機(jī)發(fā)起，無論是讀還是寫操作，單片機(jī)都必須先向DS1302 寫入一個命令幀，這個幀的格式如表 2.1 所示，最高位 BIT7 固定為1，BIT6 決定操作是針對 RAM 還是時鐘存放器，接著的 5 個 BIT 是 RAM 或時鐘存放器在 DS1302 的內(nèi)部地址，最后一個 BIT 表示這次操作是讀操作抑或是寫操作。物理上，DS1302 的通訊接口由 3 個口線組成，即 RST，SCLK，I/O。其中RST 從低電平變成高電平啟動一次數(shù)據(jù)傳輸過程，SCLK 是時鐘線，

27、I/O 是數(shù)據(jù)線。請注意，無論是哪種同步通訊類型的串行接口，都是對時鐘信號敏感的，而且一般數(shù)據(jù)寫入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿DS1302 正是如此的，但是在芯片手冊里沒有明確說明 ，如果不是特別確定，那么把程序設(shè)計成這樣：平時 SCLK 保持低電平，在時鐘變動前設(shè)置數(shù)據(jù)，在時鐘變動后讀取數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)操作總是在 SCLK 保持為低電平的時候，相鄰的操作之間間隔有一個上升沿和一個下降沿。DS1302 的命令字結(jié)構(gòu)圖圖圖 DS1302 的命令字結(jié)構(gòu)的命令字結(jié)構(gòu)圖圖 DS1302 局部原理圖局部原理圖三、三、 溫度模塊溫度模塊 本設(shè)計中我在溫度模塊中采用的是 DS18B20 溫度傳感器，DSl

28、8B20 是DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器。它將地址線、數(shù)據(jù)線和控制線合為一根雙向串行傳輸數(shù)據(jù)的信號線，允許在這根信號線上掛接多個 DSl8B20；因此，單片機(jī)只需通過一根 IO 線就可以與多個 DSl8B20 通信。每個芯片內(nèi)還有一個64 位的 ROM，其中存有各個器件自身的序列號，作為器件獨有的 ID 號碼。DSl8B20 簡化了測溫器件與計算機(jī)的接口電路，使得電路簡單，使用更加方便。DSl8B20 的特性如下：1測溫范圍：一 55 至十 125；2轉(zhuǎn)換精度：9 至 12 位二進(jìn)制數(shù)(包括符號 1 位)，可編程確定轉(zhuǎn)換精度的位數(shù)；3測溫分辨率：9 位精度為 05，12 位精度

29、為；4轉(zhuǎn)換時間：9 位精度為 9375ms，10 位精度為 1875ms，12 位精度為750ms；5具有非易失性上、下限報警設(shè)定的功能。預(yù)置斜率累加器計數(shù)比擬器預(yù)置溫度存放器減到 0減法計數(shù)器 2高溫度系數(shù)振蕩器減到 0減法計數(shù)器 1低溫度系數(shù)振蕩器停止增加圖圖 2.7 內(nèi)部測溫電路圖內(nèi)部測溫電路圖DS18B20 的測溫原理如圖 2.7 所示，圖中低溫度系數(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送給減法計數(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)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門翻開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器

30、產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55 所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度存放器中，減法計數(shù)器 1 和溫度存放器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時溫度存放器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度存放器值的累加，此時溫度存放器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性

31、，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度存放器值到達(dá)被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。使用 DSl8B20 時應(yīng)注意以下事項： (1)由于 DSl8B20 的測溫分辨力提高到 12 位，因此它對時序及電特性參數(shù)要求較高需嚴(yán)格按照 DSl8B20 的時序要求進(jìn)行操作。 (2)DSl8B20 作三線制應(yīng)用時，應(yīng)將 UDD、IO、GND 端焊接牢固；作兩線制應(yīng)用時,應(yīng)將 UDD 與 GND 連在一起焊牢。假設(shè) UDD 端漏焊或者虛焊，傳感器就只能輸出十 850的溫度數(shù)據(jù)。 (3)測溫電纜線可采用帶屏蔽層的 4 芯雙絞線，其中兩根線分別接信號線與地線

32、，另兩根線依次接 UDD 和地線，屏蔽層在源端單點接地。四、四、 1602 液晶顯示器液晶顯示器1602 字符型型液晶是一種用 57 點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個字、2 行 16 個字、2 行 20 個字等，最常用的為 2 行16 個字，即我們馬上要學(xué)習(xí)的 1602 液晶模塊，下面(圖)就是 TC1602 液晶模塊的正面照片。 圖圖 2.8 1602 實物圖實物圖帶背光的液晶模塊 TC1602EL，TC1602EL 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其引腳功能如下：第 1 腳：VSS 為電源地，接 GND。第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：V

33、L 為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整比照度。第 4 腳：RS 為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 714 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：B

34、LA 背光電源正極(+5V)輸入引腳。第 16 腳：BLK 背光電源負(fù)極，接 GND。 TC1602 液晶模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器CGROM已經(jīng)存儲了192 個 57 點陣字符，32 個 510 點陣字符。另外還有字符生成RAMCGRAM512 字節(jié)，供用戶自定義字符。1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否

35、左移或者右移。高電平表示有效，低電平那么無效指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 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 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置指令 8：DDRAM 地址設(shè)置指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址

36、 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令 10：寫數(shù)據(jù)指令 11：讀數(shù)據(jù) 下面是 TC1602 液晶模塊的一些主要技術(shù)參數(shù)：3、工作溫度Ta： 0 60C常溫/-20 75 C寬溫5、屏幕視域尺寸： 62.5 16.1mm 【TC1602EL 液晶模塊應(yīng)用編程】TC1602EL 液晶顯示模塊可以和 51 系列單片機(jī)直接接口，下面就是 S51 增強(qiáng)型實驗板的液晶接口電路 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，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，否那么此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。圖

37、圖 2.92.9 16021602 液晶顯示局部電路原理圖液晶顯示局部電路原理圖D0D1D2D3D4D5D6D7R SR WEVC CB AC K+B AC K-GNDVL1602P1.0P1.1P1.2P1.3P1.5P1.6P1.7P3.4P3.5P3.6P1.4AT89S51VC C4710kGND第 4 節(jié) 電路總圖圖圖 2.10 電路設(shè)計總圖電路設(shè)計總圖第三章第三章 系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)程序設(shè)計第第 1 節(jié)節(jié) 主程序流程圖主程序流程圖開始端口初始化讀取 DS130 時間和 DS18B20 的溫度并顯示延時重讀 DS18B20 溫度顯示小時和分鐘按鍵中斷？N 中斷Y第第 2 節(jié)節(jié) 中斷效勞

38、程序中斷效勞程序第四章第四章 程序程序第第 1 節(jié)節(jié) 系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)程序設(shè)計/*1602 液晶顯示局部子程序*/Port Definitions*sbit LcdRs= P25;sbit LcdRw= P26;sbit LcdEn = P27;/內(nèi)部等待函數(shù)*unsigned char LCD_Wait(void)LcdRs=0;LcdRw=1;_nop_();LcdEn=1;_nop_();LcdEn=0;return DBPort;/LCD 寫入命令或數(shù)據(jù)*#define LCD_COMMAND0 / Command#define LCD_DATA1 / Data#define LCD_

39、CLEAR_SCREEN 0 x01 / 清屏#define LCD_HOMING 0 x02 / 光標(biāo)返回原點void LCD_Write(bit style, unsigned char input)LcdEn=0;LcdRs=style;LcdRw=0;_nop_();DBPort=input;_nop_();/注意順序LcdEn=1;_nop_();/注意順序LcdEn=0;_nop_();LCD_Wait();/設(shè)置顯示模*#define LCD_SHOW0 x04 /顯示開#define LCD_HIDE0 x00 /顯示關(guān) #define LCD_CURSOR0 x02 /顯示光

40、標(biāo)#define LCD_NO_CURSOR0 x00 /無光標(biāo) #define LCD_FLASH0 x01 /光標(biāo)閃動#define LCD_NO_FLASH0 x00 /光標(biāo)不閃動void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0 x08|DisplayMode);/設(shè)置輸入模*#define LCD_AC_UP0 x02#define LCD_AC_DOWN0 x00 / default#define LCD_MOVE0 x01 / 畫面可平移#define LCD_NO_MOVE0 x00 /d

41、efaultvoid LCD_SetInput(unsigned char InputMode)LCD_Write(LCD_COMMAND, 0 x04|InputMode);/初始化LCD*void LCD_Initial()LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x38); /8 位數(shù)據(jù)端口,2 行顯示,5*7 點陣LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR); /開啟顯示, 無光標(biāo)LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN); /清屏LCD_

42、SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE); /AC 遞增, 畫面不動/液晶字符輸入的位置*void GotoXY(unsigned char x, unsigned char y)if(y=0)LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x80|x);if(y=1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0 x80|(x-0 x40);void Print(unsigned char *str)while(*str!=0)LCD_Write(LCD_DATA,*str);str+;/*DS1302 時鐘局部子程序*/typedef struct _SYSTEMTI

43、ME_unsigned char Second;unsigned char Minute;unsigned char Hour;unsigned char Week;unsigned char Day;unsigned char Month;unsigned char Year;unsigned char DateString11;unsigned char TimeString9;SYSTEMTIME;/定義的時間類型SYSTEMTIME CurrentTime;#define AM(X) X#define PM(X)(X+12) / 轉(zhuǎn)成 24 小時制#define DS1302_SECO

44、ND0 x80 /時鐘芯片的存放器位置,存放時間#define DS1302_MINUTE0 x82#define DS1302_HOUR0 x84 #define DS1302_WEEK0 x8A#define DS1302_DAY0 x86#define DS1302_MONTH0 x88#define DS1302_YEAR0 x8C void DS1302InputByte(unsigned char d) /實時時鐘寫入一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) unsigned char i; ACC = d; for(i=8; i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相當(dāng)于匯編中的 RRC

45、 DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /實時時鐘讀取一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相當(dāng)于匯編中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) DS1302_RST = 0; DS13

46、02_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 寫1Byte 數(shù)據(jù) DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/讀取 DS1302 某地址的數(shù)據(jù) unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0 x01);/ 地址，命令 uc

47、Data = DS1302OutputByte(); / 讀 1Byte 數(shù)據(jù) DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_GetTime(SYSTEMTIME *Time) /獲取時鐘芯片的時鐘數(shù)據(jù)unsigned char ReadValue;ReadValue = Read1302(DS1302_SECOND);Time-Second = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Ti

48、me-Minute = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time-Hour = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time-Day = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time-Week =

49、 (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time-Month = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time-Year = (ReadValue&0 x70)4)*10 + (ReadValue&0 x0F);void DateToStr(SYSTEMTIME *Time) /將時間年,月,日,星期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶

50、顯示字符串,放到數(shù)組里 DateString if(hide_year2) /這里的 if,else 語句都是判斷位閃爍,2 就不顯示,輸出字符串為 2007/07/22 Time-DateString0 = 2; Time-DateString1 = 0; Time-DateString2 = Time-Year/10 + 0; Time-DateString3 = Time-Year%10 + 0; else Time-DateString0 = ; Time-DateString1 = ; Time-DateString2 = ; Time-DateString3 = ;Time-Dat

51、eString4 = /;if(hide_monthDateString5 = Time-Month/10 + 0; Time-DateString6 = Time-Month%10 + 0; else Time-DateString5 = ; Time-DateString6 = ; Time-DateString7 = /;if(hide_dayDateString8 = Time-Day/10 + 0; Time-DateString9 = Time-Day%10 + 0; else Time-DateString8 = ; Time-DateString9 = ; if(hide_we

52、ekWeek%10 + 0; /星期的數(shù)據(jù)另外放到 week_value數(shù)組里,跟年,月,日的分開存放,因為等一下要在最后顯示 else week_value0 = ; week_value1 = 0;Time-DateString10 = 0; /字符串末尾加 0 ,判斷結(jié)束字符void TimeToStr(SYSTEMTIME *Time) /將時,分,秒數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶顯示字符 if(hide_hourTimeString0 = Time-Hour/10 + 0; Time-TimeString1 = Time-Hour%10 + 0; else Time-TimeString0 = ;

53、Time-TimeString1 = ;Time-TimeString2 = :; if(hide_minTimeString3 = Time-Minute/10 + 0; Time-TimeString4 = Time-Minute%10 + 0; else Time-TimeString3 = ; Time-TimeString4 = ; Time-TimeString5 = :; if(hide_secTimeString6 = Time-Second/10 + 0; Time-TimeString7 = Time-Second%10 + 0; else Time-TimeString6

54、 = ; Time-TimeString7 = ; Time-DateString8 = 0;void Initial_DS1302(void) /時鐘芯片初始化 unsigned char Second=Read1302(DS1302_SECOND);if(Second&0 x80) /判斷時鐘芯片是否關(guān)閉 Write1302(0 x8e,0 x00); /寫入允許Write1302(0 x8c,0 x07);/寫入初始化值 07/07/25.星期:3.時間: 23:59:55Write1302(0 x88,0 x07);Write1302(0 x86,0 x25);Write130

55、2(0 x8a,0 x07);Write1302(0 x84,0 x23);Write1302(0 x82,0 x59);Write1302(0 x80,0 x55);Write1302(0 x8e,0 x80); /禁止寫入/*ds18b20 子程序*/*ds18b20 延遲子函數(shù)晶振12MHz */ void delay_18B20(unsigned int i)while(i-);/*ds18b20 初始化函數(shù)*/void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ 復(fù)位 delay_18B20(8); /稍做延時 DQ = 0;

56、/單片機(jī)將 DQ拉低 delay_18B20(80); /精確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延時后 如果 x=0 那么初始化成功 x=1 那么初始化失敗 delay_18B20(20);/*ds18b20 讀一個字節(jié)*/ unsigned char ReadOneChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat=1; DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0 x80; delay_18B20(4); return(

57、dat);/*ds18b20 寫一個字節(jié)*/ void WriteOneChar(uchar dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0 x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat=1; /*讀取 ds18b20 當(dāng)前溫度*/void ReadTemp(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC); / 跳過讀序號列號的操作WriteOneChar

58、(0 x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(100); / this message is wery importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC); /跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0 xBE); /讀取溫度存放器兩個就是溫度delay_18B20(100);a=ReadOneChar(); /讀取溫度值低位b=ReadOneChar(); /讀取溫度值高位temp_value=b4; void temp_to_str() /溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成液晶字符顯示 TempBuffer0=temp_value/10+0; /十位 Te

59、mpBuffer1=temp_value%10+0; /個位 TempBuffer2=0 xdf; /溫度符號 TempBuffer3=C; TempBuffer4=0;void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j0;delay-) for(i=0;i0 x59) /超過 59 秒,清零 temp=0; break; case 2: temp=Read1302(DS1302_MINUTE);/讀取分?jǐn)?shù) temp=temp+1; /分?jǐn)?shù)加 1 up_flag=1; if(temp0 x5

60、9) /超過 59 分,清零 temp=0; break; case 3: temp=Read1302(DS1302_HOUR);/讀取小時數(shù) temp=temp+1; /小時數(shù)加 1 up_flag=1; if(temp0 x23) /超過 23 小時,清零 temp=0; break; case 4: temp=Read1302(DS1302_WEEK);/讀取星期數(shù) temp=temp+1; /星期數(shù)加 1 up_flag=1; if(temp0 x7) temp=1; break; case 5: temp=Read1302(DS1302_DAY); /讀取日數(shù) temp=temp+1; /日數(shù)加 1 up_flag=1; if(temp0 x31) temp=1; break; case 6: