畢業(yè)設計（論文）-基于單片機的數(shù)字式日歷溫度顯示系統(tǒng)的設計

1、畢 業(yè) 設 計數(shù)字式日歷溫度顯示系統(tǒng)的設計 Digital Calendar Temperature Display院 系 專 業(yè) 電 姓 名 指導教師 目 錄前言3第一章 緒論4提出問題確立初步方案4系統(tǒng)總體框圖5主要硬件的功能與應用5AT89C52芯片介紹 5 DS12887功能簡介10DS18B20溫度傳感器13多功能器件X25045 特點及應用15鍵盤工作原理17采用MAX232 實現(xiàn)MCS-51 單片機與PC 機的通信18第三章 程序流程圖25 第一節(jié) DS18B20軟件流程圖25 第二節(jié) x25045軟件流程圖27第四章 鍵盤接口的類型與設計28 第一節(jié) 鍵盤類型介紹28 第二節(jié)

2、鍵盤掃描方式31謝詞35第五章 結(jié)束語36參考文獻37 前言由于數(shù)字式日歷、溫度顯示器在各個行業(yè)的廣泛應用，各企業(yè)也投入更多的人力，物力，尤其是在單片機控制系統(tǒng)上的重視程度越來越高，我們所設計的是利用單片機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的數(shù)字式日歷、溫度顯示器。在日常生活中的很多場所，如變電所、銀行等，需要一個非常明顯的顯示裝置，可以顯示出現(xiàn)在的年、月、日、時、分、秒，平安運行天數(shù)，從某年、某月、某日開始運行，現(xiàn)在場所的溫度、濕度值等。這樣可以給廣闊消費者帶來很大的方便，為了滿足上述需求，我們研究設計了一種單片機控制的數(shù)字式日歷、溫度顯示系統(tǒng)。 本系統(tǒng)我們采用了89C52單片機，時鐘由時鐘芯片DS12887提

3、供; 顯示局部采用高亮度LED顯示器，共32位顯示; 模擬量輸入：采用集成傳感器DS1820，測量范圍：-50-+150；開關量輸出為繼電器輸出；最高溫度和最低溫度狀態(tài)指示為發(fā)光二極管；按鍵：設置3個按鍵和一個撥動開關本論文在編寫過程中，得到山東理工大學電氣與電子工程學院副教授姜志海的悉心指導，在次表示深深的謝意。另外在編寫過程中，還參閱和利用了國內(nèi)外大量文獻、資料，對這些文獻作者也在次致以謝意。由于作者水平有限，加上時間倉促，本論文難免有缺乏和疏漏之處，熱忱歡送廣闊讀者批評指正，提出珍貴意見。 學生:劉國棟 2005年5月25日 第一章 緒論 第一節(jié) 提出問題確立初步方案問題的提出在日常生活

4、中的很多場所，如變電所、銀行等，需要一個非常明顯的顯示裝置，可以顯示出現(xiàn)在的年、月、日、時、分、秒，平安運行天數(shù)，從某年、某月、某日開始運行，現(xiàn)在場所的溫度、濕度值等。這樣可以給廣闊消費者帶來很大的方便，為了滿足上述需求，我們研究設計了一種單片機控制的數(shù)字式日歷溫度顯示系統(tǒng)。設計方案初步確立數(shù)字式日歷溫度顯示系統(tǒng)的設計是一套基于單片機的綜合控制系統(tǒng)，包括很多方面。本次設計由于時間等各方面的限制只完成了其中的大局部的內(nèi)容1. 選擇單片機：根據(jù)控制系統(tǒng)所要求的控制精度，響應速度，開發(fā)環(huán)境，I/O點數(shù)，輸入/輸出通道數(shù)等情況，我們選擇了MCS51系列的8位單片機89C52。AT89C52是一種帶8K

5、字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器EEPROM的低電壓、高性能CMOS8位為制器 。該器件采用ATMEL非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的80C51和80C52輸出管相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C520是一種高性能控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。2.選擇時鐘芯片:DS12887 是美國達拉斯半導體公司(Dallas) 最新推出的串行接口實時時鐘芯片,采用CMOS 技術(shù)制成,具有內(nèi)部晶振和時鐘芯片備份鋰電池,同時它與目前IBM AT 計算機常用的時鐘芯片MC146818B 和DS1287 管腳兼容,可直接替換。它所提

6、供的世紀字節(jié)在位置32h ,世紀存放器32h 到2000 年1 月1 日從19 遞增到20 。采用DS12887 芯片設計的時鐘電路不需任何外圍電路和器件,并具有良好的微機接口。DS12887芯片具有微功耗, 外圍接口簡單,精度高,工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點, 可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)。 3.集成傳感器的選擇:DS18B20 是美國DALLAS 公司繼DS1820 之后推出的增強型單總線數(shù)字式溫度傳感器,它在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820 有了很大的改良,給用戶帶來了更方便、更令人滿意的效果。 4串行通訊接口的選擇在單片機應用系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)通信主要采用異步串行通

7、信方式.在設計通信接口時,必須根據(jù)需要選擇標準接口,并考慮傳輸介質(zhì)、電平轉(zhuǎn)換等問題。RS - 232C是美國電子工業(yè)協(xié)會1969年公布的，是在異步通信中應用最廣泛的總線標準。他的通信距離不大于15米，傳輸速率最高為19.2kb/s。適合于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場合。MAX232 芯片是MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232 發(fā)送/ 接收器，用于各種EIA -232E 和V. 28/ V. 24 的通信接口。采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V 電源就可以。其適應性更強，加之其價格低，硬件接口簡單，所以被廣泛應用。 2 第二節(jié) 系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，是數(shù)字式日歷溫度顯示系

8、統(tǒng)的總體框圖： 單片機 89C52時鐘電路 鍵盤/顯示電路傳感器電路 檢測及復位電路報警電路串行接口 數(shù)字式日歷溫度顯示系統(tǒng)總體框圖 第二章 主要硬件的功能與應用本章主要論述了系統(tǒng)中所選的芯片的主要、結(jié)構(gòu)、典型用途和接法，以及主要命令字的編寫和一些有關的計算第一節(jié) AT89C52芯片介紹AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃速可編程可擦只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微控制器。該器件采用ATMEL非易失性存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的80C51和80C52指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，為很 3多嵌入

9、式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案。ATMEL帶8K字節(jié)閃速存儲器的8位單片機特性：與80C51和80C52產(chǎn)品兼容；8K字節(jié)可編程閃速存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保存時間：10年；靜態(tài)工作：024MHZ；三級程序存儲器鎖定；2568位內(nèi)部ROM；32條可編程I/O口；3個16位定時器/計數(shù)器；8個中斷源可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；一、管腳說明： Vcc:供電電壓，正常操作是為+5V電源。 GND：接地。 XTAL1：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部電源。XTAL1：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端，是外接晶體的一

10、個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部電源。3.控制或復位引腳RST,ALE/PROG,PSEN,EA/Vpp RST:復位輸入，當振蕩器復位時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG:當訪問外部存放器時地址鎖存器允許的輸出電平用于鎖存地址的低字節(jié)位。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程。在平時，ALE脈沖信號，此頻率為振蕩頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的時端以不變的頻率周期輸出時鐘，或用語定時目的。 PSEN：此輸出為外部程序存儲器的選讀信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 4

11、EA/Vpp：當EA保持低電平時，那么只此間外部存放器不管是否有內(nèi)部程序存儲器，注意加密方式1時EA將內(nèi)部被鎖為RESET。 當EA保持高電平時，此間對內(nèi)部程序存儲器進行操作，在FLASH編程期間也用于施加12V編程電源。P0.7:P0是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它分時傳送低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LSTTL負載。P1.7：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電8位雙向I/O口，P1.0和P1.1可作為定時器2外部計數(shù)器和定時器2外部控制端，祥見表 在FLASH編程和校驗時，P1口作為低8位地址接收。交替功能T2定時器/計數(shù)器2外部記數(shù)輸入時鐘輸出T2

12、定時器/計數(shù)器2捕捉/再裝配控制 表2P2.7：P2口為帶內(nèi)部上拉的8位雙向I/O口。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高8位，當對外部8位地址進行讀寫時P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口FLASH編程和校驗時接收高8位地址信號和其他控制信號。P3.7：口管腳是8個帶內(nèi)部上拉的雙向I/O管腳。P3口也可用作AT89C52的一些特殊功能口，如表所示P3口管腳備選功能 RXD串行輸入口TXD串行輸出口INT0外部中斷口0 INT1外部中斷口1T0定時器0外部輸入T1定時器1外部輸入 表3 P3口同時為閃速編程和編程校驗接收一些控制信號。二、串行通信1

13、.串行口控制存放器SCON：SCON是串行口的控制和狀態(tài)存放器，各位的定義：D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON各位的功能和操作： SCON各位功能和操作SM0SM1SM2串行口操作模式選擇位，兩個選擇位對應四種模式。在模式2和模式3的中多處理機通信使能位，在模式2和模式3中，假設SM2=1時，僅當收到第9位數(shù)據(jù)為1時，RI不置位。假設SM2=0時，接收RI就置位。當串行口工作在模式0時，SM2必須是0。允許標志位。由軟件置位和清零。當此位為1時，允許接收；當此位為0時，禁止接收。發(fā)送數(shù)據(jù)位8。該位是在模式2和3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。該位也可以作

14、為奇偶校驗位。可以按照需要有軟件置位和去除。在多處理機通信中，該位用來表示是地址楨還是數(shù)據(jù)楨接收數(shù)據(jù)位8。是模式2和3中已接收到的第9位數(shù)據(jù)。RENTB8RB8TIRI發(fā)送中斷標志位。模式0中，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時，由硬件置位。在其他模式中，發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI=1時，申請中斷，CPU相應中斷后發(fā)送下一楨數(shù)據(jù)。該位必須用軟件來去除。接收中斷標志位。在模式0中，接收第8位結(jié)束時，由硬件置位。RI，申請中斷，請求CPU取走數(shù)據(jù)。而在工作模式1中，SM2=1時，假設未接到有效停止位，那么不會對RI置位。該位必須用軟件去除。串行口工作方式： SM0SM1工作方式說明波特率 00方式0同步移位

15、存放器Fosc/1210方式110位異步收發(fā)由定時器控制10方式211位異步收發(fā)Fosc/32或Fosc/6411方式311位異步收發(fā)由定時器控制注：表中Fosc時振蕩器頻率2.電源控制存放器PCON: PCON的第7位SMOD是與串行口的波特率設置有關的選擇位。 相關的定義：D7D6D5D4D3D2D1D0SMODGF1GF0PDIDL與串行口控制有關的位：PCON各位功能和操作SMOD與串行口波特率設定有關。為1時：在串行口工作模式1和3下，波特率=定時器1溢出率/16；在模式2下，波特率=Fosc/32為0時：在串行口工作模式1和3下，波特率=定時器1溢出率/32；在模式2下，波特率=F

16、osc/64GF1兩個通用標志位GF0PDCHMOS器件的低功耗控制位IDL芯片IDLE模式設置位 3串行口的工作模式：模式0：串行口作同步移位存放器使用，其波特率是固定的，為Fosc /12串行書記通過RXD輸入/輸出，TXD提供移位時鐘脈沖。發(fā)送接收的是8位數(shù)據(jù)，高位在后，低位在前。發(fā)送一些SBUF存放器的指令開始，8位為輸出結(jié)束時，TI置位，方式0接收REN=1和REN=1時開始，接收的數(shù)據(jù)裝入SUBF中，結(jié)束時RI被置位。三、輔助局部 1時鐘電路：單片機的時鐘信號，由CAN總線控制器SJAI1000的CLKOUT引腳提供，它來自內(nèi)部振蕩器且可以通過編程分頻。SJAI1000的時鐘分頻存

17、放器的低四位定義CLKOUT輸出頻率及開關狀態(tài)。頻率選擇如表：CD2CD1CD0時鐘頻率000fose/2001fose/4010fose/6011fose/8100fose/10101fose/12110fose/14111fose 表4 2復位電路 復位芯片采用帶看門狗芯片X25045。通過給其狀態(tài)存放器寫控制字，并根據(jù)智能模塊系統(tǒng)程序的需要設定看門狗的溢出時間。在主程序中設一條指令對計數(shù)器復位清零。一旦程序在運行過程中因干擾而陷入死循環(huán)，超過預定時間間隔而沒能執(zhí)行這條指令，復位芯片的RESET腳就會產(chǎn)生一個高電平輸出，使與之相連的微控制器、總線控制器及傳感器接口等芯片等統(tǒng)統(tǒng)復位。四：鍵盤

18、 2 143鍵一：定義為溫度時間實際值與設定值轉(zhuǎn)換按鍵，在上面時為正常運行位置，在下面時為調(diào)整位置。鍵二：定義為數(shù)碼管之間的閃爍切換按鍵。鍵三：定義為+1按鍵，可以對閃爍數(shù)碼管的顯示值進行加1操作。鍵四：定義為-1按鍵，可以對閃爍數(shù)碼管的顯示值進行減1操作。DS12887功能簡介一、DS12887 主要功能簡介 (1) 內(nèi)含一個鋰電池,斷電情況運行十年以上不喪失數(shù)據(jù)。(2) 計秒,分,時,天,星期,日,月,年,并有閏年補償功能。(3) 二進制數(shù)碼或BCD 碼表示時間, 日歷和定鬧。(4) 12 小時或24 小時制,12 小時時鐘模式帶有PM和AM指示,有夏令時功能。(5)MOTOROLA 和I

19、NTEL 總線時序選擇。(6) 有128 個字節(jié)RAM 單元與軟件接口,其中14 個字節(jié)作為時鐘和控制存放器,114 字節(jié)為通用RAM,所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。(7) 可編程方波信號輸出。(8) 中斷信號輸出( IRQ) 和總線兼容,定鬧中斷,周期性中斷,時鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽,也可分別進行測試。 8二.原理及管腳說明 圖1 DS12887 管腳圖DS12887 內(nèi)部由振蕩電路,分頻電路,周期中斷/ 方波選擇電路,14 字節(jié)時鐘和控制單元,114 字節(jié)用戶非易失RAM,十進制/ 二進制計加器,總線接口電路,電源開關寫保護單元和內(nèi)部鋰電池等局部組成。DS12887 管

20、腳分配如圖1。 1. DS2887 管Vcc :直流電源+ 5V 電壓。當5V 電壓在正常范圍內(nèi)時,數(shù)據(jù)可讀寫;當Vcc 低于4. 25V ,讀寫被禁止,計時功能仍繼續(xù);當Vcc 下降到3V 以下時,RAM和計時器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT(模式選擇) :MOT 管腳接到Vcc 時,選擇MOTOROLA 時序,當接到GND 時,選擇INTEL 時序。SQW(方波信號輸出) :SQW 管腳能從實時時鐘內(nèi)部15 級分頻器的13 個抽頭中選擇一個作為輸出信號,其輸出頻率可通過對存放器A 編程改變。 2. AD0 AD7 (雙向地址/ 數(shù)據(jù)復用線) :總線接口,可與MOTOROLA 微機系列和IN

21、TEL 微機系列接口。3.AS (地址選通輸入) : 用于實現(xiàn)信號別離, 在AD/ ALE 的下降沿把地址鎖入DS12887。4.DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入) :DS/ RD 管腳有兩種操作模式,取決于MOT 管腳的電平,當用MOTORO2LA 時序時,DS 是一正脈沖,出現(xiàn)在總線周期的后段,稱為數(shù)據(jù)選通;在讀周期,DS 指示DS12887 驅(qū)動雙向總線的時刻; 在寫周期,DS 的后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇INTEL 時序時,DS 稱作(RD) ,RD與典型存貯器的允許信號(OE) 的定義相同。5.R/W(讀/ 寫輸入) : R/ W 管腳也有兩種操作模式。選MOTOROLA 時序時,R

22、/ W 是一電平信號,指示當前周期是讀或?qū)懼芷?DS 為高電平時,R/ W高電平指示讀周期,R/ W 信號是一低電平信號,稱為WR。在此模式下,R/ W管腳與通用RAM 的寫允許信號(WE) 的含義相同。6.CS(片選輸入) :在訪問DS12887 的總線周期內(nèi),片選信號必須保持為低。7.IRQ(中斷申請輸入) :低電平有效,可作微處理的中斷輸入。沒有中斷的條件滿足時, IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開中輸入,要求外接上接電阻。RESET(復位輸出) :當該腳保持低電平時間大于200ms ,保證DS12887 有效復位。三、內(nèi)部功能 9 DS12887 內(nèi)部框圖如圖21. 地址分配:DS12

23、887 的地址由114 字節(jié)的用戶RAM。10 字節(jié)的存放實時時鐘時間,日歷和定鬧RAM及用于控制和狀態(tài)的4 字節(jié)特殊存放器組成,幾乎所有的128個字節(jié)直接讀寫。2. 時間、日歷和定鬧單元:時間和日歷信息通過讀相應的內(nèi)存字節(jié)來獲取,時間、日歷和定鬧通過寫相應的內(nèi)存字節(jié)設置或初始化,其字節(jié)內(nèi)容可以是二進制或BCD 形式。時間可選擇12 小時制或24 小時制,中選擇12 小時制時,小時字節(jié)的高位為邏輯“1”代表PM。時間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的,總是可訪問的。每秒鐘這10 個字節(jié)走時1 秒,檢查一次定鬧條件, 如在更新時,讀時間和日歷可能引起錯誤,三個字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種,當定鬧

24、時間寫入相應時,分、秒、定鬧單元,在定允許鬧位置高的條件下,定鬧中斷每天準時起動一次。第二種,在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關心碼。不關心碼是任意從C0 到FF 的16 進制數(shù)。當小時字節(jié)的不關心碼位置位時,定鬧為每小時發(fā)生一次; 同樣,當小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關心位時,每分鐘定鬧一次;當三個字節(jié)都置不關心位時,每秒中斷一次。 3. 非易失RAM:在DS12887 中,114 字節(jié)通用非易失RAM 不專用于任何特殊功能, 它們可被處理器程序用作非易失內(nèi)存,在更新周期也可訪問。4. 中斷:RTC 實時時鐘加RAM 向處理器提供三個獨立的、自動的中斷源。定鬧中斷的發(fā)生率可編程,從每秒一次到每天一

25、次, 周期性中斷的發(fā)生率可500ms 到122s 選擇。更新結(jié)束中斷用于向程序指示一個更新周期完成。中斷控制和狀態(tài)位在存放器B 和C 中,本文的其它局部將詳細描述每個中斷發(fā)生條件。 5. 晶振控制位:DS12887 出廠時,其內(nèi)部晶振被關掉,以防止鋰電池在芯片裝入系統(tǒng)前被消耗。存放器A 的BIT4- BIT6 的其它組合都是使晶振關閉。6. 方波輸出選擇:15 級分頻抽頭中的13 個可用于15 選1 選擇器,選擇分頻器抽頭的目的是在SQW管腳產(chǎn)生一個方波信號,其頻率由存放器A 的RS0 - RS3 位設置。SQW頻率選擇器與周期中斷發(fā)生器共享15 選1 選擇器,一旦頻率選擇好,通過用程序控制方

26、波輸出允許位SQWE 來控制SQW管腳輸出的開關。 7.中斷選擇：周期中斷可在IRQ腳產(chǎn)生500ms 一次到每122s一次的中斷,中斷步率同樣由存放A 確定,它的控制位為存放器B 中的PIE 位。 8.更新周期:DS12887 每一秒執(zhí)行一次更新周期,保證時間、日歷的準確。更新周期還比擬每一定鬧字節(jié)與相應的時間字節(jié),如果匹配或三個字節(jié)都是不關心碼,那么產(chǎn)生一次定鬧中斷。四、狀態(tài)控制存放器DS12887 有4 個控制存放器,它們在任何時間都可訪問,即使更新周期也不例外。 1.存放器A:UIP :更新周期正在進行位。當UIP 為1 ,更新轉(zhuǎn)換將很快發(fā)生,當UIP 為0 ,更新轉(zhuǎn)換至少在244s內(nèi)不

27、會發(fā)生。DV0、DV1、DV2 :用于開關晶振和復位分頻鏈。這些位的010 唯一組合將翻開晶振并允許RTC 計時。RS3、RS2、RS1、RS0 :頻率選擇位,從15 級頻率器13 個抽頭中選一個,或禁止分頻器輸入。選擇好的抽頭用于產(chǎn)生方波(SQW管腳) 輸出和周期中斷,用戶可以:(1) 用PIE 位允許中斷。(2) 用SQWE 位允許并用相同的頻率。2.存放器B：SET:SET為0 ,時間更新正常進行,每秒計數(shù)走時一次,當SET 位寫入1 ,時間更新被禁止,程序可初始化時間和日歷字節(jié)。PIE:周期中斷允許位,PIE 為1 ,那么允許以選定的頻率拉低IRQ 管腳,產(chǎn)生中斷; PIE 為0 ,那

28、么禁止中斷。AIE:定鬧中斷允許位,ATE 為1 ,允許中斷;否那么禁止中斷。SQWE:方波允許位,置1 選定頻率方波從SQW腳輸出;為0 時,SQW腳為低。DM:數(shù)據(jù)模式位,DM 為1 表示為二進制數(shù)據(jù),為0 表示是BCD 碼的數(shù)據(jù)。24/ 12 :小時格式位,1 表示24 小時模式,0 表示12 小時模式。DSE:夏令時允許位,當DSE 置1 時,允許兩個特殊的更新,在四月份的第一星期日,時間從1 :59 :59AM改變?yōu)? :00 :00AM,當DSE 位為0 ,這種特殊的修正不發(fā)生。IRQF :中斷申請標志位。當以下表達式中一個或多個為真時,置1。PF = PIE = 1 ;AF =

29、AIE = 1 ;UF = UIE = 1 ;即: IRQF = PF 3 PIE + AF 3 AIE + UF 3 UIE 只要IRQF 為1 ,IRQ 管腳輸出低電平,程序讀存放器C 以后或RESET 管腳為低后,所有標志位清零。AF :定鬧中斷標志位,只讀,AF 為1 說明現(xiàn)在時間與定鬧時間區(qū)匹配。VF :更新周期結(jié)束標志位。VF 為1 說明更新周期結(jié)束。BIT0 - BIT3 : 未用狀態(tài)位, 讀出總為0 , 不能寫入。VRT:內(nèi)部鋰電池狀態(tài)位,平時應總讀出1 ,如出現(xiàn)0 ,說明內(nèi)部鋰電池耗盡。BIT0 - BIT6 : 未用關態(tài)位, 讀出總為0 , 不能寫入。四、存放器及RAM說明

30、 第三節(jié) DS18B20溫度傳感器DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器簡介新的“一線器件體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器。DS18B20是世界上第一片支持“一線總線接口的溫度傳感器。一線總線獨特而經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新概念。DS18B20。DS1822“一線總線數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也同樣支持“一線總線接口，測量溫度范圍為+125，在-10+85范圍內(nèi)，精確度為0. 5 ?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。新的產(chǎn)品支持3V

31、-5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而新一代產(chǎn)品更廉價，體積更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序設定9-12位的分辨率，精度為0. 5 ?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。0. 5 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！一、DS18B20 溫度傳感器簡介 1.DS18B20 的外型及引腳說明:外型如圖1所示,其體積只有DS1 8 2 0的一半,引腳定義相同。 圖1 DS18B20 引腳結(jié)構(gòu)圖 1 地( GND) ;2 單線運用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳(DQ) ;3 可選的電源引腳(

32、VDD)。 2. DS18B20 測溫原理：DS18B20 測溫原理如圖2 所示。傳感器中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1 。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變,所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2 的脈沖輸入。計數(shù)器1 和溫度存放器被預置在- 55 所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù),當計數(shù)器1 的預置值減到0 時,溫度存放器的值將加1 ,計數(shù)器1 的預置將重新被裝入,計數(shù)器1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到計數(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

33、度。圖2 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性,其輸出用于修正計數(shù)器1 的預置值。 圖2 DS18B20 測溫原理框圖在正常測溫情況下,DS18B20 的測溫分辯率為0. 5 以12 位數(shù)據(jù)格式表示,其中最低有效位(LSB)由比擬器進行0. 25 比擬,當計數(shù)器1 中的余值轉(zhuǎn)化成溫度后低于0. 25 時,去除溫度存放器的最低位(LSB) ,當計數(shù)器1 中的余值轉(zhuǎn)化成溫度后高于0.25 ,置位溫度存放器的最低位(LSB) 。二、系統(tǒng)的組成 1.硬件接口電路： 圖3 硬件接口電路系統(tǒng)采用了AT89C2051 單片機,它是一個只有20 引腳的體積小、價格廉價的Flash ROM 型單片機,

34、并提供了以下標準功能,一個8 位的CPU ,2 KB 的閃爍存儲器,128 字節(jié)RAM ,15 根I/ O 線,兩個16 位定時器,一個全雙工串行口,5 個中斷源,還有片內(nèi)振蕩電路和時鐘電路及一個精密模擬比擬器,指令系統(tǒng)與MSC51 兼容,因而系統(tǒng)硬件設計簡單,軟件設計也十分方便。系統(tǒng)通過鍵盤對以下幾種參數(shù)進行選擇,循環(huán)檢測顯示各路溫度值,對每一路溫度設上下限報警值以及繼電器閉合時間的設定等。系統(tǒng)使用了AT89C2051 的P3. 4 控制繼電器1 ,實現(xiàn)溫度控制;使用P3. 5 控制繼電器2 ,實現(xiàn)定時控制,并外接EEPROM 存儲器,可采集大量數(shù)據(jù)進行計算并存儲,進而通過RS485 通訊接

35、口將數(shù)據(jù)傳送到上層計算機進行進一步分析處理,進行報表統(tǒng)計和打印。 3.DS18B20常用命令：命令命令編號功能介紹跳過ROM CCH不送出ROM序列信號，可訪問總線上的所有設備。后接44H命令可使總線所有溫傳進行溫度轉(zhuǎn)換。 搜索ROM F0H系統(tǒng)上電前，識別總線所有從機ROM序列號。控制器執(zhí)行SEARCH ROM循環(huán)確定從機的數(shù)目和類型。每次該命令之后必須回到事務序列的初始化。 溫度變換 44H啟動溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)束后，數(shù)據(jù)保存在暫存器的2字節(jié)溫度存放器中，DS18B20回到低功耗狀態(tài)。寄生電源模式，該命令發(fā)出后10US內(nèi)，在整個變換期間控制器必須有足夠強的上拉。 寫暫存器 4EH控制器寫3字節(jié)到

36、DS18B20的暫存器中。第一字節(jié)寫到TH存放器暫存器的第2字節(jié)，第二字節(jié)寫到TL存放器字節(jié)3，第三字節(jié)邪道配置存放器字節(jié)4。以最低的有效位先發(fā)送。讀暫存器0BEH控制器讀暫存器的內(nèi)容。數(shù)據(jù)傳誦開始于字節(jié)0的最低位，直到暫存器的第9字節(jié)字節(jié)CRC被讀取。只需局部暫存器數(shù)據(jù)，用復位結(jié)束讀操作。 符合ROM33H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單線總線與該編碼相對應的DS18B20使之作出響應，為下異步對該DS18B20的讀寫做準備。告警搜索命令0CEH執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應。復制暫存器48H將RAM中的第3、4字內(nèi)容復制到E2PRAM中。重調(diào)E2PROM

37、 OB8H將E2PRAM中的內(nèi)容恢復到RAM中的第3、4字節(jié)。讀供電方式 0B4H讀DS18B20的供電方式，寄生供電時DS18B20發(fā)送“0，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1。表1注意：DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格保證讀寫程序，否那么將無法讀出測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)編程時，對DS18B20操作局部最好采用匯編語言。單總線上掛的DS18B20的個數(shù)不允許超過8個。連接DS18B20的總線長度有限制。采用普通信號的電纜傳輸長度不超過50M，當采用雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通信距離可大150M。在DS18B20測溫設計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令時，程序總

38、要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。第四節(jié) 多功能器件X25045 特點及應用一、微處理系統(tǒng)中的監(jiān)控作用一般情況下, 大多數(shù)單片機系統(tǒng)在上電和掉電過程中、正常運行以及在切換工作模式過程中, 都需要進行監(jiān)控, 諸如上電和掉電復位、后備電池管理、存儲器寫保護、低電壓早期告警以及看門狗等。其中, 上電和掉電復位是CPU最根本也是必不可少的硬件功能; 看門狗(即WATCHDO G) 是針對機器語言程序設置的抗

39、干擾措施。這兩項根本功能表達在單片機系統(tǒng)的設計中, 可以提高智能儀表整機的可靠性能。傳統(tǒng)的阻容復位電路存在問題1 , 而基于供電電源監(jiān)視技術(shù)研制的復位電路在欠壓狀態(tài)下,可提供穩(wěn)定的復位脈沖輸出,對智能儀表的可靠性設計提供了強大的技術(shù)支持。二、X25045 性能及特點X25045 芯片具備三種功能, 除包含監(jiān)控器復位電路和看門狗外, 還具有512 字節(jié)串行EEPROM , 因而使單片機系統(tǒng)的設計結(jié)構(gòu)緊湊、性能完善。在8 個引腳的封裝內(nèi), 其主要性能可描述如下:編程的看門狗定時器供電電源欠壓時的復位輸出512 字節(jié)串行EEPROM多種形式對EEPROM 中數(shù)據(jù)的保護措施低功耗(3mA 工作電流)

40、、長壽命(每字節(jié)可寫入10 萬次,數(shù)據(jù)保存100 年)三、X25045 工作原理及與MCS - 51 系列單片機接口 圖1 X25045 與MCS - 51 系列CPU 接口實例X25045 以同步串行外設接口(SPI) 與CPU 交換數(shù)據(jù)并實現(xiàn)程控。它包括一個8 位指令存放器,通過SI 輸入來訪問,數(shù)據(jù)在SCK 的上升沿同步輸入。整個數(shù)據(jù)交換期間,CS 必須是低電平且WP 輸入必須是高電平。如果在預定的時間跨度內(nèi)總線沒有活動(可任意選擇如CS 作為程序的看門狗訪問輸出) , 那么它將RESET 引腳提供復位輸出。表1包括指令及其操作碼的列表。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)均以MSB最高有效位在前的方

41、式傳送。讀和寫指令的3位包含了A8高位地址，在隨后發(fā)出一個字節(jié)尋址低8位地址，使對EEPROM的尋址空間到達512字節(jié)。 任何情況下, 都可以通過RDSR 指令來訪問狀態(tài)存放器, 以確定程序的流向。狀態(tài)存放器的格式如下D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0X X WD1 WD0 BL 1 BL 0 WEL WIP其中,WIP 位是只讀位,為“1”時寫操作正在進行, 不能進行其它寫和設置操作。WEL 位表示“寫使能鎖存器狀態(tài), 由WREN 指令置位, 允許寫操作; 由WRDI 指令成功完成了寫周期后復位,禁止寫操作。每次對EEPROM 的寫操作都要執(zhí)行WREN 指令。BL 0 和BL 1

42、 位組合表示對EEPROM 實行塊保護的范圍,由WRSR 指令來完成設置。其保護范圍說明見表2。 WD0 和WD1 位組合表示看門狗的超時功能,由WRSR 指令來完成設置。其格式說明見表3。 四、結(jié)束語以X25045 和MCS - 51CPU 構(gòu)成的多功能控制單元已成功地運用在電能計量領域和自動化儀表領域。把它們合而為一的GMS90/ 97系列MCU 產(chǎn)品亦問世, 為智能儀表的開展奠定了根底。第五節(jié) 鍵盤工作原理一、鍵盤接口鍵盤是由假設干個按鍵組成的開關矩陣，它是最簡單的單片機輸入設備，操作員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單的人機通訊。鍵盤上閉合健的識別由專用的硬件實現(xiàn)的稱為編碼鍵盤，靠軟

43、件識別的稱為未編碼鍵盤。本節(jié)我們主要討論未編碼鍵盤的工作原理、接口技術(shù)和程序設計。 二、設計說明我們設計的數(shù)字式日歷、溫度顯示系統(tǒng)的按鍵主要設置3個按健和一個撥動開關。撥動開關：共兩個位置，在上面是為正常運行位置，在下面是為調(diào)整位置。按鍵：1、選擇?。罕窘〉淖饔檬菍σ{(diào)整的內(nèi)容進行選擇，選擇了那一局部，本局部將進行閃爍連續(xù)按動本健，要選擇的局部下移。2、+1健：對選擇的局部進行加一調(diào)整。3、-1鍵：對選擇的內(nèi)容進行減一調(diào)整。電源局部 需要有兩組直流電源+5v和+9v其他說明1、平安運行天數(shù)實在每天的上午8：00進行加1。 2、當調(diào)整到某一局部時，不想再向下進行了 ，可將撥動開關撥上方-正常運行

44、位置。第六節(jié) 采用MAX232 實現(xiàn)MCS - 51 單片機與PC 機的通信在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中, 單片機的應用越來越廣泛1 隨著應用范圍的擴大和解決問題的需要,對某些數(shù)據(jù)需要進行較復雜的處理1 由于單片機的運算功能較差, 借助PC 機來進行數(shù)據(jù)的處理已經(jīng)顯得尤為重要1 因此, 利用MCS - 51 單片機的串行接口與PC 機的串行接口COM1 或COM2 進行串行通信更具實際意義。一、串行通信 串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上, 以每次一個二進制位移動的，它的優(yōu)點是只需一對傳輸線進行傳送信息, 因此其本錢低, 適用于遠距離通信; 它的缺點是傳送速度低。串行

45、通信有異步通信和同步通信兩種根本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況, 其硬件復雜， 而異步通信應用于傳送速度在50 到19200 波特之間， 是比擬常用的傳送方式， 在異步通信中,數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的, 每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位, 58 位的數(shù)據(jù)位, 一位奇偶校驗位(可省略) 和一位停止位四局部組成1 在串行通信前, 發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議) 。PC 機采用可編程串行異步通信控制器8250 來實現(xiàn)異步串行通信， 通過對8250 的初始化編程,可以控制串行數(shù)據(jù)傳送格式和速度。在PC 機中一般有兩個標準RS - 232C 串行接口COM1 和COM21M

46、CS - 51 系列單片機片內(nèi)含有一個全雙工的串行接口, 通過編程也可實現(xiàn)串行通信功能。二、RS - 232C 標準RS - 232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會( EIA) 正式公布的, 在異步串行通信中應用最廣的標準總線，該標準適用于DCE 和DTE 間的串行二進制通信, 最高數(shù)據(jù)傳送速率可達19. 2kbps , 最長傳送電纜可達15 米1RS - 232C 標準定義了25 根引線, 對于一般的雙向通信, 只需使用串行輸入RXD , 串行輸出TXD 和地線GND1RS - 232C 標準的電平采用負邏輯, 規(guī)定+ 3V + 15V 之間的任意電平為邏輯“0”電平, - 3V - 15V 之間的任意電平為邏輯“1”電平, 與TTL 和C