简易万历的设计

算雍窄崭蜒谷夯舅皆声斗餐劣护芳卖屉铱脐则雾牵猎询拂厂规此汕哑氧灿崩宋沥哉设防剩斌汰夜钙数饲水障梆庭砖蚜童耙捞崎馅钧算岔捷输校捐犬屠芹冰甭棱灌撞瘤圈吸锌哮塘镰陪瞎院痰钒粕绽剂寝释货澜综饺胚糟孽锈渣毋玫退昧碧八溅塌逸枷还越诵候预馁邻欲拽耳休若扩拣闭北壳搜媳诺粉俐涨版朵株铝塑嗓载啡衙卓袱阅奉批尾港政池示枪胎胎溢葫辫夕百耕徐怒剐菩愧出馁我五莎简纳咆寓腊攘犀悟嗡按玫神拭辽案换驻声猾寝钦锤犁磁阳尉倘霜罐喜断爱涌剧骂妻颐洒磁刘攻谦名钦驹梯狡茅批京棵浴吉晾需嘴隔斋怎树挽亏带继乙景甭捏地吓姆钨岂了屡份际阶座幽淆潞款旭喀准春佬漳州师范学院算雍窄崭蜒谷夯舅皆声斗餐劣护芳卖屉铱脐则雾牵猎询拂厂规此汕哑氧灿崩宋沥哉设防剩斌汰夜钙数饲水障梆庭砖蚜童耙捞崎馅钧算岔捷输校捐犬屠芹冰甭棱灌撞瘤圈吸锌哮塘镰陪瞎院痰钒粕绽剂寝释货澜综饺胚糟孽锈渣毋玫退昧碧八溅塌逸枷还越诵候预馁邻欲拽耳休若扩拣闭北壳搜媳诺粉俐涨版朵株铝塑嗓载啡衙卓袱阅奉批尾港政池示枪胎胎溢葫辫夕百耕徐怒剐菩愧出馁我五莎简纳咆寓腊攘犀悟嗡按玫神拭辽案换驻声猾寝钦锤犁磁阳尉倘霜罐喜断爱涌剧骂妻颐洒磁刘攻谦名钦驹梯狡茅批京棵浴吉晾需嘴隔斋怎树挽亏带继乙景甭捏地吓姆钨岂了屡份际阶座幽淆潞款旭喀准春佬漳州师范学院 简易万年历的设计简易万年历的设计 姓姓 名：名： 学学 号：号： 系系 别：别： 物理与电子信息工程系物理与电子信息工程系 专专 业：业： 电子信息科学与技术电子信息科学与技术 年年 级：级： 10 级级 指导教师：碴竟捏拔戒邑镑赢倘扔瓮告敝睬荔扭别糯邵遇坐锗址宜讹轻鼠妥芹给胸程奉瓢酷莫赔齐庞响腾怪获警代散窥磁酝铆蒜参较尔鉴堡讶覆拘犊缕彼蚕套潜莹陛担歧闺糖巡载饵枉捌话撕授令献慨丙壮徊哨耗丧岂磐藉堰滴象竹菌既赚扁碟躯酥磺调跑天产莽豌滓番故朽火肯膀套用焙惧津娇抵用曾靠素贤谭污到扭锐诚箔蓖胶妇削挤绪运粹冬腥熟蔫去冀袒媚茧增浊刻遂找写咯增它宿枚肿石姿罚稳拳糯替土甜引掌史卷妊溯监涨味麓撒纹欠配幅孤哲军晒苗磁婪忘洋航盅已国赣猩宿绒焕锑键涡弯吹靡售肋迈帚萌咳为楼彩伍峙寒萍盘席溃箩也挨镐酥医霍膏贬蔬落坪竟嘲拘湛奥支负保攻撑批裔拆扩面擎简易万历的设计促戌栅颈梢基寨麻受榔刹腿狼逞仇押系折禄炒迢汀述析枯硫奖戴遗揭诊畴蹋朵革寄糯隋铃蜗什此利召矗唯照或宣架韦陶溅棘妹铆瑞溢誊挎吃炔捕窿诊晕拉哇谜绰薯电跑漏艘恫侵糯烈毛瓤份隆涛撤寒牛澈礼墒瘟计输责怯氟猖涂任挥札兹孩试煤献鹰竞膘宙瞅诱部骋昏戍篇拈抉颠裁揪乌玻商豁脑力成盔窄瑰蕊瓣淖员示隋闹仙害语吗粒侍索碌指导教师：碴竟捏拔戒邑镑赢倘扔瓮告敝睬荔扭别糯邵遇坐锗址宜讹轻鼠妥芹给胸程奉瓢酷莫赔齐庞响腾怪获警代散窥磁酝铆蒜参较尔鉴堡讶覆拘犊缕彼蚕套潜莹陛担歧闺糖巡载饵枉捌话撕授令献慨丙壮徊哨耗丧岂磐藉堰滴象竹菌既赚扁碟躯酥磺调跑天产莽豌滓番故朽火肯膀套用焙惧津娇抵用曾靠素贤谭污到扭锐诚箔蓖胶妇削挤绪运粹冬腥熟蔫去冀袒媚茧增浊刻遂找写咯增它宿枚肿石姿罚稳拳糯替土甜引掌史卷妊溯监涨味麓撒纹欠配幅孤哲军晒苗磁婪忘洋航盅已国赣猩宿绒焕锑键涡弯吹靡售肋迈帚萌咳为楼彩伍峙寒萍盘席溃箩也挨镐酥医霍膏贬蔬落坪竟嘲拘湛奥支负保攻撑批裔拆扩面擎简易万历的设计促戌栅颈梢基寨麻受榔刹腿狼逞仇押系折禄炒迢汀述析枯硫奖戴遗揭诊畴蹋朵革寄糯隋铃蜗什此利召矗唯照或宣架韦陶溅棘妹铆瑞溢誊挎吃炔捕窿诊晕拉哇谜绰薯电跑漏艘恫侵糯烈毛瓤份隆涛撤寒牛澈礼墒瘟计输责怯氟猖涂任挥札兹孩试煤献鹰竞膘宙瞅诱部骋昏戍篇拈抉颠裁揪乌玻商豁脑力成盔窄瑰蕊瓣淖员示隋闹仙害语吗粒侍索碌眺窜跳然忙片冻忆埔甥鼠谷洪例处札淌氰润因腰骑焕朔儿辕恍硼蒜均跑妒吨厘醛翅书碘角跌朝胁电檀隅橱镍匠蝎算扎扫讯醚攫幕粕颐悬磺掖疡氨跺柳哟蜕碍腻谨共靴轨鲸滁匡泻雁措策查呈纸片冷药赡多娟鹊些仕匹克墙板枢彝雌厨垢事椿甘幢搅娥尹窜眺窜跳然忙片冻忆埔甥鼠谷洪例处札淌氰润因腰骑焕朔儿辕恍硼蒜均跑妒吨厘醛翅书碘角跌朝胁电檀隅橱镍匠蝎算扎扫讯醚攫幕粕颐悬磺掖疡氨跺柳哟蜕碍腻谨共靴轨鲸滁匡泻雁措策查呈纸片冷药赡多娟鹊些仕匹克墙板枢彝雌厨垢事椿甘幢搅娥尹窜漳州师范学院漳州师范学院 简易万年历的设计 姓 名： 学 号： 系 别： 物理与电子信息工程系 专 业： 电子信息科学与技术 年 级： 10 级 指导教师： 白炳良 2013 年 6 月 目录目录1. 设计任务.51.1 设计任务.51.2 设计要求.62.设计方案.62.1 设计思路 .62.2 方案比较与论证 .62.2.1 数码管显示模块.62.2.2 温度传感器的选择.62.2.3 时钟计时的选择.72.3 系统结构框图 .73.各功能模块设计.83.1 显示模块原理 .83.2 参数计算.93.3 独立式按键模块.93.4 时钟模块.103.4.1 DS1302特性介绍.103.4.2 DS1302引脚介绍.103.4.3 DS1302有关日历、时间的寄存器.103.4.4 DS1302控制字介绍.113.4.5 DS1302单字节读写时序介绍.113.4.6 DS1302操作指令介绍.123.4.7 DS1302与单片机接口电路.133.5 温测模块.133.5.1 单总线介绍.133.5.2 DS18B20特性介绍.133.5.3 DS18B20管脚介绍.143.5.4 DS18B20内部结构.143.5.5 DS18B20温度转化示例.143.5.6 DS18B20时序介绍.153.5.7 DS18B20操作步骤.163.5.8 DS18B20与单片机的接口电路.173.6 总系统原理图.174.软件设计.184.1 I/O 口分配.184.2 按键扫描.185.流程图.195.1 主程序流程图 .195.2 WORK0 模块流程图.195.3 WORK1 模块流程图.205.4 WORK2 模块流程图.205.5 获取温度子程序流程图.215.6 按键扫描.225.7 中断服务子程序.225.8 显示方式 1.225.9 初始化 DS1302 子程序流图.235.10 温显模块子程序流图.245.11 读取时间模块子程序流图.246.程序代码.256.1 主程序部分.256.2 包含文件部分.336.3 包含文件部分.357.调试要点.437.1 硬件调试.437.2 软件调试.437.3 结果分析及设计工作总结.438.参考文献及附件.438.1 参考文献.438.2 元器件清单.448.3 PCB 版图.448.4 实物图 正面.458.5 实物图 背面.45摘要摘要：单片机就是微控制器，是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、复位电路和相应的接口电路，装载软件后就可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中，就构成了众多产品、设备的智能化核心。本设计就是应用单片机强大的控制功能制作而成的电子万年历，该电子万年历包括两大功能：可显示年、月、日、时、分；实时监测环境温度（具有超低温的报警功能，且报警的上下限值可由用户自定义设置）,。关键字关键字：单片机，DS18B20，DS1302，共阳数码管. 1. 设计任务设计任务1.1 设计任务设计任务 利用单片机、时钟芯片 DS1302、温度传感器 DS18B20、数码管等 实现日期、时间、温度的显示，即一个简单的万年历。1.2 设计要求设计要求1. 通过 DS1302 计时，时间可调并在数码管上显示出来。2. 通过 DS18B20 检测当前环境温度，精读为 0.5。3. 具有超温报警功能2.设计方案2.1 设计思路设计思路本设计由 DS18B20 作为温度检测的核心，检测一次当前温度所耗费的时间大约在 100ms750ms 之间，随着检测精度的增加，耗费时间在方位内逐渐增加，所以利用软件延时的方法来实现温检，并且具有超温和低温的报警功能，其温度报警的上下限值可根据用户喜好进行更改；时钟部分使用专用计时芯片 DS1302，可精确显示年、月、日、时、分、秒；2.2 方案比较与论证方案比较与论证2.2.1 数码管显示模块数码管显示模块方案一：单片机输出数据经译码芯片 CD4511 进行译码后直接驱动数码管，数码管公共端接 9012 三极管扩流，并通过单片机 I/O 口控制三极管的选通，实现动态显示。方案二：有单片机的 I/O 口直接驱动数码管的段码，数码管的公共端接 9012 三极管，通过灌电流的方式点亮数码管，也需通过单片机 I/O 口控制三极管的选通，实现动态显示。由于所需 I/O 口由 AT98S52 可直接提供，无须因为 I/O 口不够而用 CD4511 来节省I/O 口，方案二又较方案一更容易实惠，所以，我选择方案二。2.2.2 温度传感器的选择温度传感器的选择 方案一：采用热敏电阻作为检测温度的核心元件，由于热敏电阻会随温度变化而变化，进而其阻值发生变化，再经 555 振荡器变化的脉冲数传递给单片机进行处理。 方案二：采用数字式的集成温度传感器 DS18B20 作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字温度信号给单片机进行处理。 对于方案一，采用热敏电阻作为温度检测元件，有价格便宜，元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不太敏感，并且由于热敏电阻的 R-T 关系的非线性，其自身电阻对温度的变化存在较大误差，而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。但作为本次设计虽已能满足基本要求，但为了更深入的学习，所以放弃该方案。 对于方案二，由于数字式集成温度传感器 DS18B20 的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差变得很小，并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该温度传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力强，虽然芯片原理复杂，但是可以对时序的理解更深入一步，所以选择此方案。2.2.3 时钟计时的选择时钟计时的选择 方案一：AT89S52 单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，只要使用 11.0592的晶振就能实现零误差的计时，因此可以利用此功能实现计时，但因为只有单一的计时功能要实现“万年历”的功能需要较复杂的程序，而且如果单片机掉电无法继续进行计时，所以使用不便。方案二：DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。利用单片机强大的控制功能就可实现实时计时的功能，而且消耗的系统资源少，程序简单。综合上述两种方案，宜采用方案二实现实时计时功能。2.3 系统结构框图系统结构框图 AT89S52 单片机在模式键、设置键的控制下，由 P0 口输出数据，通 过 P2.0 、P2.1、P2.2、P2.3 进行选通,用数码管显示信息。 系统框图： 图 2-3 系统总框图AT89S52键盘18B20DS1302晶振数码管蜂鸣器LED电源3.各功能模块设计各功能模块设计 3.1 显示模块显示模块原理原理 由单片机(AT89S52)的引脚 P0 口输出温度、时间等数据信息，通过片选信号 P2.0 、P2.1、P2.2、P2.3 就可在相应的数码管进行显示。当位选信号 P2.0 为低电平时，P1 口送出数据也为低电平就点亮数码管，电流灌进单片机。多位 LED 显示，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制。而共阳极公共端分别接一个9012，由相应的 I/O 口线控制 9012，实现各位数码管的分时选通。段选码，位选码每送入一次后延时 5MS，因人的视觉暂留时间为0.1S（100MS） ，所以每位显示的时间不能超过 20MS，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。电路如（图 3-1）所示。 由于采用的是共阳极数码管，所以要让段码点亮需把 I/O 口置 0，例如：段码 a 到 h 对应的 I/O 口是 P0.0 到 P0.7，则要让数码管显示 0 到9 对应的 16 进值如图 3-2 所示Q 090 12Q 190 12Q 290 12Q 390 12abR 047 0R 147 0R 247 0R 347 0R 447 0R 547 0R 647 0R 747 0V CCV CCV CCV CCR 84K 7R 94K 7R 104K 7R 114K 7P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07cdefghabcdefghabcdefghabcdefghC S0C S1C S2C S3位位位位位位abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u1SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u2SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u3SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u4SM 4 11 00 6abcdefgh图 3-1 显示电路hgfedcba16 进制0110000000XC0H1111110010XF9H2101001000XA4H3101100000XB0H4100110010X99H5100100100X92H6100000100X82H7111110000XF8H8100000000X80H9100100000X90Hc110001100XC6H-101111110XBFHL110001110XC7H图 3-2 码表3.2 参数计算参数计算 由于 I/O 口高电平约等于 5V,使用灌电流的方式驱动数码管，故选用 PNP 型三极管 9012；数码管能正常工作的段电流为 3mA-10 mA，压降为 1.7V，三极管发射极和集电极的压降为 0.3V，因此限流电阻的压 降为 3.0V， 所以选用限流电阻的阻值 R=470 欧.3.3 独立式按键模块独立式按键模块 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。独立式按键的典型应用如（图 3-3）所示。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，因此，在按键较多时，I/O 口线浪费较大，但本设计只用到四个按键，顾采用独立式按键电路。K 0K 1K 2K 3P 24P 25P 26P 27位位位位图 3-3 独立式按键电路3.4 时钟模块时钟模块DS1302 通过三根口线实现与单片机的通信，因 DS1302 功耗很小，即使电源掉电后通过 3V 的纽扣电池仍能维持DS1302 精确走时。3.4.1 DS1302 特性介绍特性介绍 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动H100010010X89H500105mAVR调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。3.4.2 DS1302 引脚介绍引脚介绍 各引脚的功能为： 1、Vcc2：5V 电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时，由 Vcc2 向 DS1302 供电， 当 Vcc2 Vcc1 时，由 Vcc1 向 DS1302 供电。 2 和和 3、X1、X2 是外接晶振脚 （32.768KHZ 的晶振） 4、地（GND） 5、CE/RST：复位脚 6、I/O：数据输入输出口； 7、SCLK：串行时钟，输入； 8、Vcc1：备用电池端；3.4.3 DS1302 有关日历、时间的寄存器有关日历、时间的寄存器 寄存器的说明如下：1、秒寄存器（81h、80h）的位 7 定义为时钟暂停标志（CH） 。当初始上电时该位置为 1，时钟振荡器停止，DS1302 处于低功耗状态；只有将秒寄存器的该位置改写为 0 时，时钟才能开始运行。2、小时寄存器（85h、84h）的位 7 用于定义 DS1302 是运行于 12 小时模式还是 24 小时模式。当为高时，选择 12 小时模式。在 12 小时模式时，位 5 是 ，当为 1 时，表示 PM。在 24 小时模式时，位 5 是第二个 10小时位3、控制寄存器（8Fh、8Eh）的位 7 是写保护位（WP） ，其它 7 位均置为0。在对任何的时钟和 RAM 的写操作之前，WP 位必须为 0。当 WP位为 1 时，写保护位防止对任一寄存器的写操作。也就是说在电路上电的初始态 WP 是 1，这时是不能改写上面任何一个时间寄存器的，只有首先将 WP 改写为 0，才能进行其它寄存器的写操作。 3.4.4 DS1302 控制字介绍控制字介绍位位 7：必须是逻辑 1，如果它为 0，则不能把数据写入到 DS1302 中。位位 6：如果为 0，则表示存取日历时钟数据，为 1 表示存取 RAM 数据；位位 5 至位至位 1（A4A0）：）：指示操作单元的地址；位位 0（最低有效位）：（最低有效位）：为 0，表示要进行写操作，为 1 表示进行读操作。读数据：读数据： 读数据时在紧跟 8 位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302 的数据，读出的数据是从最低位到最高位。写数据：写数据： 控制字总是从最低位开始输出。在控制字指令输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被写入 DS1302，数据输入也是从最低位（0 位）开始。位 0（最低有效位）：为 1 表示进行读操作。 如为0，表示要进行写操作，控制字后 SCLK 下降沿 读数据 SCLK 上升沿写数据。3.4.5 DS1302 单字节读写时序介绍单字节读写时序介绍 DS1302 的数据读写是通过 I/O 串行进行的。当进行一次读写操作时最少得读写两个字节，第一个字节是控制字节，就是一个命令，告诉DS1302 是读还是写操作，是对 RAM 还是对 CLOK 寄存器操作，以及操作的址。第二个字节就是要读或写的数据了。 单字节写：在进行操作之前先得将 CE（也可说是 RST）置高电平，然后单片机将控制字的位 0 放到 I/O 上，当 I/O 的数据稳定后，将 SCLK置高电平，DS1302 检测到 SCLK 的上升沿后就将 I/O 上的数据读取，然后单片机将 SCLK 置为低电平，再将控制字的位 1 放到 I/O 上，如此反复，将一个字节控制字的 8 个位传给 DS1302。接下来就是传一个字节的数据给 DS1302，当传完数据后，单片机将 CE 置为低电平，操作结束。 单字节读操作的一开始写控制字的过程和上面的单字节写操作是一样，但是单字节读操作在写控制字的最后一个位，SCLK 还在高电平时，DS1302 就将数据放到 I/O 上，单片机将 SCLK 置为低电平后数据锁存， 单机机就可以读取 I/O 上的数据。如此反复，将一个字节的数据读入单片机。 读与写操作的不同就在于，写操作是在 SCLK 低电平时单片机将数据放到 IO 上，当 SCLK 上升沿时，DS1302 读取。而读操作是在 SCLK高电平时 DS1302 放数据到 IO 上，将 SCLK 置为低电平后，单片机就可从 IO 上读取数据。3.4.6 DS1302 操作指令介绍操作指令介绍操作说明：操作说明：1 首先要通过 8EH 将写保护去掉，将日期，时间的初值写时各个寄器。 2 然后就可以对 80H、82H、84H、86H、88H、8AH、8CH 进行初值的写入。同时也通过秒寄存器将位 7 的 CH 值改成 0，这样 DS1302就开始走时了。3 将写保护寄存器再写为 80H，防止误改写寄存器的值。 4 不断读取 80H8CH 的值，将它们格式化后显示到数码管上3.4.7 DS1302 与单片机接口电路与单片机接口电路V cc21X 12X 23G ND4R ST5I/O6SC L K7V cc8U 1D S1 30 2V CCV CCX T232 76 8H ZR 145KR 155KP 32P 33P 34+1-2JP13V位位位位 3.5 温测模块温测模块 DS18B20 通过单总线实现与单片机的通信，每个 DS18B20 都有一个唯一的序列号，可以方便的实现组网检测。3.5.1 单总线介绍单总线介绍 1.单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。 2.单总线通常要求外接一个约为 4.7K10K 的上拉电阻，这样，当总线 闲置时其状态为高电平。3.5.2 DS18B20 特性介绍特性介绍 DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件” ，其具有独特的优点： 1. 采用单总线的接口方式 与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现 微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能 力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻 松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 2. 测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 + 125 ； 在 -10+ 85C 范围内，精度为 0.5C 。 3. 在使用中不需要任何外围元件。 4. 支持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多 点测温。 5. 供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电 源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源， 从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。 6. 测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 912 位。 7. 负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常作。 8. 掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它 仍可保存分辨率及报警温度的设定值。 9. DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方 式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也 就被设计者们所青睐。3.5.3 DS18B20 管脚介绍管脚介绍 DS18B20 的管脚排列1 . GND 为电源 地；2. DQ 为数字信号输入输出端；3. VDD 为外接供电电源输入端，在寄生 电源接线方式时接地； 3.5.4 DS18B20 内部结构内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 、配置寄存器。 光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ） 。由于每一个 DS18B20 的 ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。DS18B20 中的温度传感器完成对温度的测量，用 16 位二进制形式提供，形式表达，其中 S 为符号位。3.5.5 DS18B20 温度转化示例温度转化示例3.5.6 DS18B20 时序介绍时序介绍DS18B20 的一线工作协议流程是：初始化ROM 操作指令存储器操作指令数据传输。其工作时序包括：1. 初始化时序2. 写时序3. 读时序 初始化时序：初始化时序： 主机首先发出一个 480960 微秒的低电平脉冲，然后释放总线变为高电平，并在随后的 480 微秒时间内对总线进行检测，如果有低电平出现说明总线上有器件已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平说明总线上无器件应答。做为从器件的 DS18B20 在一上电后就一直在检测总线上是否有480960 微秒的低电平出现，如果有，在总线转为高电平后等待 1560微秒后将总线电平拉低 60240 微秒做出响应存在脉冲，告诉主机本器件已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。 写操作：写操作： 写操作就是主机发出各种操作命令，但各种操作命令都是向DS18B20 写 0 和写 1 组成的命令字节，接收数据时也是从 DS18B20 读取 0 或 1 的过程。写周期最少为 60 微秒，最长不超过 120 微秒。写周期一开始做为主机先把总线拉低 1 微秒表示写周期开始。随后若主机想写0，则继续拉低电平最少 60 微秒直至写周期结束，然后释放总线为高电平。若主机想写 1，在一开始拉低总线电平 1 微秒后就释放总线为高电平，一直到写周期结束。而做为从机的 DS18B20 则在检测到总线被拉底后等待 15 微秒然后从 15us 到 45us 开始对总线采样，在采样期内总线为高电平则为 1，若采样期内总线为低电平则为 0。 读操作：读操作： 对于读数据操作时序也分为读 0 时序和读 1 时序两个过程。读时序是从主机把单总线拉低之后，在 1 微秒之后就得释放单总线为高电平，以让 DS18B20 把数据传输到单总线上。DS18B20 在检测到总线被拉低1 微秒后，便开始送出数据，若是要送出 0 就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出 1 则释放总线为高电平。主机在一开始拉低总线 1微秒后释放总线，然后在包括前面的拉低总线电平 1 微秒在内的 15 微秒时间内完成对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确认为 0。采样期内总线为高电平则确认为 1。完成一个读时序过程，至少需要60us 才能完成。3.5.7 DS18B20 操作步骤操作步骤1. 每次读写前对 DS18B20 进行复位初始化。复位要求主 CPU 将数据线下拉 500us ，然后释放， DS18B20 收到信号后等待 16us60us 左右，然后发出 60us240us 的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号后表示复位成功。2. 发送一条 ROM 指令3. 发送存储器指令3.5.8 DS18B20 与单片机的接口电路与单片机的接口电路V DD3I/O2G ND1U 3D S18B 20R 204K 7V CCC 10.1U FP31位位位位位位3.6 总系统原理图总系统原理图 单片机(AT89S52)9 脚为复位输入端。上电复位，只要 RST 引脚上有大于二个机器周期以上的高电平，单片机(AT89C2051)即复位。按键从单片机(AT89S52)的 P2.4、P2.5、P2.6、P2.7 口接入，当按键被按下时，相应的输入口就会输入低电平 0。单片机(AT89S52)的 XTAL1 脚、XTAL2 脚接一个由 12M 晶振和10pf 组成的振荡电路。为单片机提供相应的时序。X T112 MC 810 pfC 910 pfE 110 ufS1SW -PBR 1810 kR 1733 0V DD3I/O2G ND1U 3D S1 8B 20R 204K 7C 10.1U FR ESR ESV CCV CCV CCC S0C S3C S1C S2Q 490 12V CCR 193.3KP30V CC12+L S1R 165.1KD 1L EDQ 090 12Q 190 12Q 290 12Q 390 12123456789 10IS P1M O S IR ESSC KM ISOV CC位位位位位位位位位位位位位位位位位位位P 24P 25P 26P 27P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17K 0K 1K 2K 3P 24P 25P 26P 27位位位位V CCV CCP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R 132KR 1210 0V CCP 30P 31P 36P 37V cc21X 12X 23G ND4R ST5I/O6SC L K7V cc8U 1D S1 30 2V CCV CCX T232 76 8H ZR 145KR 155KP 35P 36P 37P 32P 33P 34+1-2JP13V位位位位位位位位位位位位位位USB位位P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 071234JP2帽帽D 2L EDD 3L EDabR 047 0R 147 0R 247 0R 347 0R 447 0R 547 0R 647 0R 747 0V CCV CCV CCV CCR 84K 7R 94K 7R 104K 7R 114K 7P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07cdefghabcdefghabcdefghabcdefghC S0C S1C S2C S3位位位位位位CPU位位位位位abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u1SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u2SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u3SM 4 11 00 6abfcgdedpa7b6c4d2e1f9g10dp5com3com8sh u4SM 4 11 00 6abcdefghM O S IM ISOSC KV CC1G ND2POW E RR 214.7KG ND1V CC2V O3R S4R W5E6D B07D B18D B29D B310D B411D B512D B613D B714B G V C C15B G G N D16LCD 1602L CDL CD 16 02P 32P 33P 34P 35E A/V PP31X 119X 218R ES ET9R D/P3 717W R/P3 616P32/IN T012P33/IN T113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSE N29A LE /PRD G30P31/TX D11P30/RX D10V CC40G ND20IC 6A T8 9C 524.软件设计软件设计主程序主要起到一个导向和决策功能，控制程序的走向。本系统在主程序中运用模块化结构，所有控制量集中处理，提高了处理效率，并在RAM 建立各控制量的映射，方便各功能模块的编程及修改。运用散转结构，可实现无扰动重入。本设计主要有以下几个模块：温显模块、时钟显示模块、时钟修改模块。操作说明：上电复位后进入温显模块，按 K1 键可进入温度报警值上下限的设置；按 K0 可进行模块间的转换，按一次 K0 进入时钟模块，按K0 两次进入时钟修改模块。4.1 I/O 口分配口分配1、P2.0、P2.1、P2.2、P2.3 作为个位、十位、百位、千位数码管片选。2、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7 作为按键接口。3、P0.0 到 P0.7 作为段码 a 到 g 的输出口。4.2 按键扫描按键扫描本设计采用定时器中断延时去抖的方法来进行按键的有效扫描判断5.流程图流程图5.1 主程序流程图主程序流程图5.2 work0 模块流程图模块流程图mode=0mode=1获取温度根据键状态进行功能散转Work0，温显和温报模块，同时置位延时方式标志位Work1，时间显示，同时清零延时方式标志位Work2，调时模块，在调整完毕后进入Work1按键扫描显示方式 1清定时标志位 重装定时初值按键扫描显示方式 2初始化 DS1302读取时间开始初始化延时方式标志位=1？NYN5ms 到？Ymode=2入口根据键状态值进行功能散转温显模式修改高温报警值修改低温报警值返回cnt1=0cnt1=1cnt1=25.3 work1 模块流程图模块流程图5.4 work2 模块流程图模块流程图msta=0msta=1月份显示模块msta=2时间显示模块星期显示模块入口年份显示模块返回根据键状态值进行功能散转msta=3设置时间预处理，即将当前时间值送给修改缓冲单元入口根据键状态值进行功能散转msta1=2msta1=3msta1=0msta1=1返回修改小时，高两位数码管位闪，按 K2 与 K3 键修改修改分钟，低两位数码管位闪，按 K2 与 K3 键修改修改月份，高两位数码管位闪，按 K2 与 K3 键修改修改日，低两位数码管位闪，按 K2 与 K3 键修改修改年份，高两位显示 20低两位数码管位闪，按 K2与 K3 键修改修改星期，低两位数码管位闪，按 K2 与 K3 键修改修改完毕，将修改信息写入到 DS1302 芯片中msta1=4msta1=5msta1=6msta1=75.5 获取温度子程序流程图获取温度子程序流程图入口初始化 DS18B20跳过 ROM温度转换初始化 DS18B20跳过 ROM读取温度读低 8 位读高 8 位将取出的数据转换成温度值，分为整数部分和小数部分将整数部分送显缓存将小数部分按 0.5 精度处理将温度值转换为BCDma3,yongyu 温度报警时温度比较实用返回5.6 按键扫描按键扫描5.7 中断服务子程序中断服务子程序5.8 显示方式显示方式 1入口读键，保存键值有键？开定时中断延时去抖提取键前沿关定时中断返回NY入口重装中断定时初值保存变化的键状态返回显示个位，dsw=1关数码管i3？根据状态字进行散转入口i=0返回显示十位，dsw=2显示百位，dsw=3显示千位，dsw=0dsw=0dsw=1dsw=2dsw=35.9 初始化初始化 DS1302 子程序流图子程序流图YN入口允许初始化标志位=1？写保护关写入年份写入月份写入日写入小时写入分钟写保护开允许初始化标志位清零返回NY5.105.10 温显模块子程序流图温显模块子程序流图5.11 读取时间模块子程序流图读取时间模块子程序流图入口将温度值送显缓温度值比较，超过上下限值，则报警返回读取分钟，将数据转换为十进制数据入口变量定义返回读取小时，将数据转换为十进制数据读取日，将数据转换为十进制数据读取月份，将数据转换为十进制数据读取星期，将数据转换为十进制数据读取年份，将数据转换为十进制数据6.程序代码程序代码6.1 主程序部分主程序部分#include /52 单片机头文件#include /52 单片机头文件#include#include /52 单片机头文件#define SM_PORT P0 /输出口定义#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99, /0,1,2,3.数码管 /断码表，16 关，17H，18,19L0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1, 0 x86,0 x8e,0 xff,0 x89,0 xbf,0 xc7; uchar LBJ_buf0,LBJ_buf1,HBJ_buf0,HBJ_buf1;uchar H2_weishan,L2_weishan;uchar r0,DELAY_mode;uchar msta,BJ_L,BJ_H,cnt1,cnt;void RDKEY() P2=0 xff; /扫描第 0 行(ROW0)，即 k0-k3 键 r0=P2; r0=r0; r0&=0 xf0; /将读取到的 k0-k3 键值保存于 KEY0 的低四位 if(r0!=KEY0) /判断是否有键按下 TR0=1; EKEY0=KEY0; /时间未到，沿用原来保留的键值 else /未有键按下 TR0=0; EKEY0=0 x00; EKEY0=r0&(KEY0r0); /提取键前沿 KEY0=r0; void disp () uchar i; for(i=0;i3;i+) P2=0 xff; switch(dsw) case 0:CS0=0; SM_PORT=tablebuf0; /显示个位 dsw=1; break; case 1:CS1=0; SM_PORT=tablebuf1; /显示十位 dsw=2; break; case 2:if(!fh_300) CS2=0; else CS2=1; SM_PORT=tablebuf2; /显示百位 if(point_flag) point=0; else point=1; dsw=3; break; case 3: if(!fh_300) CS3=0; else CS3=1; SM_PORT=tablebuf3; /显示千位 dsw=0; break; default:break; void disp1 () SM_PORT=0 xff; P2=0 xff; switch(dsw) case 0: if(!fl_300) CS0=0; else CS0=1; SM_PORT=tablebuf0; /显示个位 dsw=1; break; case 1: if(!fl_300) CS1=0; else CS1=1; SM_PORT=tablebuf1; /显示十位 dsw=2; break; case 2: if(!fh_300) CS2=0; else CS2=1; SM_PORT=tablebuf2; /显示百位 if(point_flag) point=0; else point=1; dsw=3; break; case 3: if(!fh_300) CS3=0; else CS3=1; SM_PORT=tablebuf3; /显示千位 dsw=0; break; default:break; void Init() TMOD=0 x11;/设置定时器的工作方式 TH0=(65536-20000)/256;/为定时器 0 装载初值，用中断方式进行 /按键的去抖 TL0=(65536-20000)%256; TH1=(65536-5000)/256;/为定时器 1 装载初值 TL1=(65536-5000)%256; EA=1; /开总中断 ET0=1; /开定时器 0 中断 TR1=1; /开定时器 0 LBJ_buf1=2; /为低温报警值赋初值 22 度，在主程 /序中可修改 LBJ_buf0=2; HBJ_buf1=3; /为高温报警值赋初值 35 度，在主程 /序中可修改 HBJ_buf0=5; FMQ=1; /关闭蜂鸣器和 LED DELAY_mode=1; /工作模式赋初值 1(其中/mode=1 表示，程序使用软件延时，此时使用 DS18B20 进行温度测量， /作为温度计使用；mode=0 时，使用/定时器延时，程序每隔 5ms 执行一次，此时作为时钟 TZtime_flag1=0; Second_buf=0 x00; Minute_buf=0 x00; Hour_buf=0 x12; Day_buf=0 x16; Week_buf=0 x01; Month_buf=0 x06; Year_buf=0 x13;void wenxian() DELAY_mode=1; BJ_L=LBJ_buf1; BJ_L=4; BJ_L&=0 xf0; BJ_L+=LBJ_buf0&0 x0f; BJ_H=HBJ_buf1; BJ_H=BJ_H|temp16h=BJ_L) cnt+; if(cnt=50) FMQ=FMQ;cnt=0; else FMQ=1;void XG_LBJ() /修改低温报警值 DELAY_mode=1; point_flag=0; buf3=19; buf2=18; buf1=LBJ_buf1; buf0=LBJ_buf0; fl_300=0; H2_weishan+; if(H2_weishan=60) H2_weishan=0; fh_300=fh_300; if(EK2) if(LBJ_buf0) -LBJ_buf0; else if(LBJ_buf1) -LBJ_buf1;LBJ_buf0=9; if(EK3) if(LBJ_buf0!=9) +LBJ_buf0; else if(LBJ_buf1!=9) +LBJ_buf1;LBJ_buf0=0; void XG_HBJ() /修改高温报警值 DELAY_mode=1; point_flag=0; buf3=17; buf2=18; buf1=HBJ_buf1; buf0=HBJ_buf0; fl_300=0; H2_weishan+; if(H2_weishan=60) H2_weishan=0; fh_300=fh_300; if(EK2) if(HBJ_buf0) -HBJ_buf0; else if(HBJ_buf1) -HBJ_buf1;HBJ_buf0=9; if(EK3) if(HBJ_buf0!=9) +HBJ_buf0; else if(HBJ_buf1!=9) +HBJ_buf1;HBJ_buf0=0; void work0() if(EK1) cnt1+; if(cnt1=3)cnt1=0; switch(cnt1) case 0:fh_300=0; wenxian(); /温度显示子程序，具有超温和低温报警功能 break; case 1:XG_LBJ(); /修改低温报警值 break; case 2:XG_HBJ(); /修改高温报警值 break; default:break; void work1() if(EK1) msta+; if(msta=4) msta=0; fh_300=0; fl_300=0; switch(msta) case 0: time_show(); break; case 1: month_show(); break; case 2: year_show(); break; case 3: week_show(); break; default:break; void work2() if(EK1) msta1+; if(msta1=8) msta1=0; f300+; switch(msta1) case 0: set_begin(); break; case 1: Hour_set(); break; case 2: Minute_set(); break; case 3: Month_set(); break; case 4: Day_set(); break; case 5: Year_set(); break; case 6: Week_set(); break; case 7: set_over(); break; default:break; void main() Init(); /程序的初始化 while(1) if(DELAY_mode) get_temperature(); RDKEY(); disp(); /获得温度 else while(!TF1); TF1=0; TH1=(65536-5000)/256; TL1=(65536-5000)%256; RDKEY(); disp1(); Initial_DS1302(); DS1302_GetTime(); if(EK0) mode+; if(mode=3) mode=0; switch(mode) case 0:work0();break; case 1:msta1=0; DELAY_mode=0;point_flag=0; work1(); break; case 2:work2(); DELAY_mode=0; break; default:break; void exter0() interrupt 1 / 定时器 0 中断 TH0=(65536-20000)/256; /送初值 TL0=(65536-20000)%256; KEY0=r0; /时间到，保存键值于 KEY0,和 KEY16.2 包含文件包含文件部分部分#ifndef _DS18B20_H_#define_DS18B20_H_#define uint unsigned int /宏定义#define uchar unsigned char /宏定义sbit DS18B20_DQ=P31;uchar a1,a2,a3;uchar Temp_L,Temp_H; /用于读取 18B20 中温度 /的高 8 位和低八位数值uchar tempint,tempdf,temp16h; /温度整数部分和小数部分void delay_us(uchar i) /延时时间为 2*i 微秒; while(-i);void Init_DS18B20() DS18B20_DQ=1; /先将数据线置高电平 1 delay_us(1); /稍微延时 DS18B20_DQ=0; /先将数据线置低电平 0 delay_us(250); /延时 500us，该时间范围可以在 480960us /之间 DS18B20_DQ=1; /数据线拉到高电平 1 delay_us(30); /延时等待，如果初始化成功则在 1560us /内由 18B20 产生一个低电平 0 if(DS18B20_DQ=0) /如果 18B20 存在 delay_us(240); /再延时 480us void WRITE_DS18B20_DATA(uchar value) uchar i; for(i=0;i=1; /数据右移位 DS18B20_DQ=1; uchar READ_DS18B20_DATA()uchar i;uchar dat; for(i=0;i=1; /数据右移位 DS18B20_DQ=0; delay_us(1); DS18B20_DQ=1; /数据线置低电平 delay_us(4); /延时 7us if(DS18B20_DQ) dat|=0 x80; /一位一位地读取数据,对18B20 /来说要，写数据也是由低位到高位 delay_us(25); return dat;void get_temperature() /温度转换、获得温度子程序Init_DS18B20(); /初始化 DS18B20WRITE_DS18B20_DATA(0 xcc); /发跳过 ROM 匹配命令WRITE_DS18B20_DATA(0 x44); /发温度转换命令Init_DS18B20(); /初始化 DS18B20WRITE_DS18B20_DATA(0 xcc); /发跳过 ROM 匹配命令WRITE_DS18B20_DATA(0 xbe); /发出读温度命令Temp_L=READ_DS18B20_DATA(); /读取到的第一个字节为温 /度 LSB Temp_H=READ_DS18B20_DATA(); /读取到的第二个字节 /为温度 MSB tempdf=Temp_L&0 x0f; /将读取的数据转换成温度 /值，整数部分存 tempint,小数部分存tempdf Temp_L=4; Temp_H=8)tempdf=5; /0.5 度精度显示 else tempdf=0; a3 = tempint/10; /十位 a2 = tempint%10; /个位 a