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1、山西煤炭职业技术学院毕业设计说明书设计题目： 数字温度日历表设计 专业名称： 电子信息工程技术 姓 名： 安晓斌 学 号： 4233150110 班 级： 电子331201 指导教师： 张华 计 算 机 信 息 系 电 子 专 业毕 业 设 计 任 务 书 班级： 学生姓名： 指导教师： 设计题目： 题目的要求： 提供材料： 设计完成日期： 指导教师(签名): 毕业设计人(签名): 山西煤炭职业技术学院毕业设计（论文）审阅书题目： 审阅意见：审阅（平时）成绩： 指导人（签名）： 职 称： 年 月 日 山西煤炭职业技术学院毕业设计（论文）评阅书题目： 评阅意见：评阅（平时）成绩： 评阅人（签名）
2、： 职 称： 年 月 日 设计目的：数字温度日历表是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，节省了电能。因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。通过设计加深对数字电子技术的认识。 我们此次设计数字温度日历表是为了了解时钟芯片DS1302和12864液晶的原理，加深对我们所学知识的了解和认识、以及知识迁移的能力。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路
3、与时序电路的原理与使用方法，以及各种电路之间是怎样联系起来的。设计任务： 1 设计指标1.时间以24小时为一个周期；2.显示时、分、秒；3.具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；4.计时过程具有报时功能，当时间到达整点进行蜂鸣报时；5.为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。设计要求(1)显示室内温度，精度 0.5 度； (2) 显示实时时钟，可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，可调整时间、日期； (3) 设置闹钟三个以上；(4)具有温度报警功能；说明： 1.显示屏采用126*64规格 2.时间和日期的显示格式可自定义
4、目录1 绪论71.1 数字温度日历表的背景71.2数字温度日历表的意义81.3数字温度日历表的应用82 整体设计方案选择82.1 555定时器方案82.2 单片机方案83 数字钟的硬件设计83.1 最小系统设计83.1.2 数据存储器(RAM)83.1.3 程序存储器(ROM)：83.1.4 定时/计数器(ROM)：83.1.5 并行输入输出(I/O)口：83.1.6 全双工串行口：83.1.7 中断系统：83.1.8 时钟电路：83.2 显示器83.2.1 液晶显示模块概述83.2.2 外形尺寸83.2.3 模块引脚说明83.3 时钟芯片130283.3.1 DS1302时钟芯片简介83.3
5、.3 DS1302的工作原理83.3.4 DS1302的寄存器和控制命令83.3.5 DS1302内部寄存器列表83.4 DS18B20测温系统83.4.1 DS18B20简介83.4.2 DS18B20的内部结构及工作原理83.5 键盘控制电路83.6供电系统83.7语音报时系统83.8红外遥控设计84数字钟的软件设计84.1 系统软件设计流程图84.1.1主函数程序 流程图和效果图84.1.2主函数程序 编写：84.2 12864LED显示函数84.2.1显示函数程序 流程图84.2.2显示函数程序 编写：84.3 DS1302函数84.3.1 DS1302程序 流程图84.4 DS18B
6、20温度采集84.4.1 DS18B20温度采集 流程图84.4.3 DS18B20函数编写84.5.2.1 时间设置菜单显示84.5.2.2 时间设置菜单显示 函数编写：84.5.3.1时间设置菜单显示84.5.3.2 闹钟设置菜单显示 函数编写：84.5.3.1 红外遥控84.5.3.2 红外遥控 函数编写：8致 谢8附 录8数字温度日历表摘要 随着科技的快速发展，时间的流逝，至从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS
7、1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。 综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。关键词：时钟电钟 DS1302 DS18B20 动态扫描 1 绪论1.1 数字温度日历表的背景 作为中国一种传统的东西，挂历在人们心中一直有着特殊的含义。因为挂历除了有查阅日期、方便记事等功能外，还是一种颇有文化品位的装饰物。而对于
8、一些公司、企业，在挂历上印刷一些自己的产品、服务内容、联系电话等，无疑也是一种宣传，也正是因为如此，挂历长期以来一直受到人们的青睐。什么铜版纸、塑膜挂历、典雅的宣纸、绢丝、油画布挂历和富丽堂皇的金箔画、镭射画挂历等层出不穷。而今，随着时代发展，挂历大有美人迟暮之感。据调查发现90%的家庭表示今年将不会去买挂历；其中50%的市民家庭的挂历是单位发或他人送；但这50%的市民表示，如果单位不发、他人不送，自己不会主动去买。那么是什么让本设计的传统如此疲软呢？众所周知，传统挂历最大的功能是查看日期，装饰其次，作为礼品则是最后。近些年随着生活水平的提高，人们获知日期的途径已越来越多。据中国社会调查事务所
9、(SSIC)在北京、上海等地对265位居民进行的计算机辅助电话调查显示（此项调查为多选题）：有68%的被访者看日历，有62%的被访者看台历(其中有21%的被访者使用的是电子台历)；有58%的被访者看呼机；有27%的被访者看手机；有20%的被访者看手表；有14%的被访者看街上的显示牌；有33%的被访者看电视；有60%的被访者看报纸；有16%的被访者听广播；有42%的被访者上网；有12%的被访者向别人打听。由此表明，挂历实用功能的弱化直接导致了挂历市场的”疲软”。 那么，曾经被认同的装饰功能呢？回答也是否定的。很多人已经明确表示，明年不挂挂历。因为消费者认为花很大力气装修的房子，有谁愿意在墙上打个
10、眼儿挂挂历呢？影响美观不说，还很俗气。至于礼品功能，大多数消费者都认为现在用挂历当礼品有点不够档次1.2数字温度日历表的意义随着电子科技的不断发展，传统的挂历已被一些高档的电子台历所取代，与传统的挂历相比，电子台历融合了挂历和时钟的优点，能昼夜清晰显示，集年、月、日、时、分、秒、日期、农历、气温于一体，外观新颖，造型别具一格。除此之外由于挂历制作成本相对较高，挂历的销售价格也大多在1530元之间，而一个电子台历的价格也在这之间，但是挂历只能用一年，而电子台历则不一样，由于它可以自动识别闰年、公历、农历、大小月份、农历，星期能自动对应公历无须调整。对若干年前后的日期都可以查询，但考虑到其寿命原因
11、，至少也可用58年。在价格相差不大的情况下，电子台历的性价比显然要高的多，就其阅读功能而言，电子台历阅读起来更加方便，同时他还有闹铃和显示温度的功能，这比传统的挂历要强大的多。其实现的方法也很简单，用一个单片机和LCD液晶显示器就可以实现，由此可见，电子台历的市场经济开发价值要比挂历要高的多，电子台历取代传统的挂历已成为不可抵挡的趋势。1.3数字温度日历表的应用 数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带
12、方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。 2 整体设计方案选择2.1 555定时器方案 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。采用555定时器来输入脉冲，先通过74LS90进行十进制计数（时钟的秒数个位），达到进位时将进位送入74LS92进行六进制计数（时钟的
13、秒数十位），进位送入74LS90进行十进制计数（时钟的分位）；由74LS47译码后送给数码管进行显示。数字时钟结构框图如图图2-1数字时钟的原理框图用555定时器构成多谐振荡器，输出稳定的调频脉冲，作为时间基准。振荡器是计时器的核心，其作用是产生一个标准频率的脉冲信号。振荡频率的精度和稳定度决定了数字钟的质量。图采用集成电路555定时器与RC组成T=1ms的多谐振荡器。输出的脉冲频率为f=1kHz。555振荡器电路图图2-2 555振荡器电路74LS90是异步二五十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法计数器。74LS90的功能如表2.3所示。通过不同的连接方式
14、，74LS90 可以实现四种不同的逻辑功能；而且可借助 R0(1)、R0(2)对计数器清零，借助 S9(1)、S9(2)将计数器置 9。其功能详述如下：(1) 计数脉冲从 CP1 输入，QA 作为输出端，为二进制计数器。(2) 计数脉冲从 CP2 输入，QDQCQB 作为输出端，为异步五进制加法计数器。(3) 若将 CP2 和 QA 相连，计数脉冲由 CP1 输入，QD、QC、QB、QA 作为输出端，则构成异步 8421 码十进制加法计数器。(4) 若将 CP1 与 QD 相连，计数脉冲由 CP2 输入，QA、QD、QC、QB 作为输出端，则构成异步 5421 码十进制加法计数器。(5) 清零
15、、置 9 功能。74LS92（6进制计数器）表1 74LS92的真值表COUNTOUTPUTQ0Q1Q2Q30LLLL1HLLL2LHLL3HHLL4LLHL5HLHL6LLLH7HLLH8LHLH9HHLH10LLHH11HLHH译码器74LS4774LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字，从而简化了程序，节约了单片机的IO开销。译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七
16、段字形译码器。与数码管配合使用。价格贵2.2 单片机方案单片机（常用英文字母的缩写MCU表示）是微型机的一个主要分支，它在结构上的最大特点使把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。单片机具有如下特点：有优异的性能价格比；1 集成度高、体积小、有很高的可靠性；2 控制功能强；3 低功耗、低电压，便于生产便携式产品；4 外部总线增加了I2C、SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构；5 单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难
17、找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域传统。利用单片机的智能性，可方便地实现具有智能的电子钟设计。单片机均具有时钟振荡系统，利用系统时钟借助微处理
18、器的定时器/计数器可实现电子钟功能。然而系统时钟误差较大，电子钟的积累误差也可能较大，所以可以通过误差修正软件加以修正，或者在设计中加入高精度时钟日历芯片，以精确时间。另外很多功能不同的单片机是兼容的，这就更便于实现产品的多功能性。单片机方案设计框图：图2-4单片机方案设计框图2.2.1 芯片选择1.DS1302DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有
19、一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。使用时钟芯片DS1302。它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。2.使用液晶（12864）进行显示。MD12864C-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。主要技术参数和显示特性:电源：VDD 3.3V+5V(内置升压电
20、路，无需负压)；显示内容：128列 64行显示颜色：灰膜显示角度：6：00钟直视LCD类型：STN与MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等3.使用18B20测温DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种数字化单总线器件。属于新一代适配微处理器的改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：（1） 采用DALLAS公司独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可
21、实现微处理器与DS18B20的双向通讯； （2）在使用中不需要任何外围元件；（3）可用数据线供电，供电电压范围：+3.0V+5.5V；（4）测温范围：-55+125。固有测温分辨率为0.5。当在-10+85范围内，可确保测量误差不超过0.5，在-55+125范围内，测量误差也不超过2；（5）通过编程可实现912位的数字读数方式；（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值；（7）支持多点的组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温（8）负压特性，即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反接时，能保护DS18B20不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作；（9）DS18B20的
22、转换速率比较高，进行9位的温度值转换只需93.75ms；（10）适配各种单片机或系统；（11）内含64位激光修正的只读存储ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码(CRC)之后，产品序号占48位。出厂前产品序号存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DS18B206。4.单片机目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理器芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。AT89S52单片机是一款低功耗，低电压，高性能CMOS 8位单片机，
23、片内含8KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，AT89S52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域。AT89S52具有以下主要性能：1. 8KB可改编程序Flash存储器；2. 全静态工作：024Hz；3. 2568字节内部RAM；4. 32个外部双向输入/输出（I/O）口；5. 8个中断优先级； 3
24、个16位可编程定时计数器；6. 可编程串行通道；7. 片内时钟振荡器。此外，AT89S52是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式空闲方式（Idle Mode）和掉电方式（Power Down Mode）。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。语音报时方案语音芯片是特定的固定标准模块，可以通过单片机最少一个IO口控制多达32段声音任意调用和组合的语音标准芯片。通常最常用的控制方式是采用了
25、模拟串行的控制方式（3个IO）。如需要播放第几个地址的内容就发送几个脉冲，可以快速的控制多达32段地址的任意组合。3 数字钟的硬件设计3.1 最小系统设计 单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成。图3-1最小系统设计3.1.1 中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。3.1.2 数据存储器(RAM)8052内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问
26、，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 图3-2 单片机8052的内部结构3.1.3 程序存储器(ROM)：8052共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。3.1.4 定时/计数器(ROM)：8052有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。3.1.5 并行输入输出(I/O)口：8052共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。3.1.6 全双工串行口：8052内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可
27、以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。3.1.7 中断系统：8052具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。3.1.8 时钟电路：8052内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8052单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一。8052的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间
28、，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失图3-3 上电自动和手动复位电路图图 3-4 内部和外部时钟方式图Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。 如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上
29、，由CPU读入并执行。3.2 显示器3.2.1 液晶显示模块概述MD12864C-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。主要技术参数和显示特性:电源：VDD 3.3V+5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列 64行显示颜色：灰膜显示角度：6：00钟直视LCD类型：STN与MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等3.2.2 外形尺寸外观尺寸：937012.5mm 视域尺寸：7339mm3.2.3 模
30、块引脚说明表 2模块引脚说明3.3 时钟芯片13023.3.1 DS1302时钟芯片简介DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。3.3.2结构 DS1302的引脚排列,其
31、中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RS
32、T置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。 3.3.3 DS1302的工作原理DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方
33、式下为8加最多可达248的数据。3.3.4 DS1302的寄存器和控制命令 对DS1302的操作就是对其内部寄存器的操作，DS1302内部共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。日历、时间寄存器及控制字如表3所示：表3 日历、时钟寄存器与控制字对照表寄存器名称6543210RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器000000分寄存器000001小时寄存器000010日寄存器000011月寄存器0
34、00100星期寄存器000101年寄存器000110写保护寄存器000111慢充电寄存器001000时钟突发寄存器011111（注：最后一位RD/W为“0”时表示进行写操作，为“1”时表示读操作。）3.3.5 DS1302内部寄存器列表如表4所示：寄存器名称命令字取值范围各位内容写读76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN小时寄存器84H85H01-12或00-2312/240AHRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器
35、8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEARDS1302内部的RAM分为两类，一类是单个RAM单元，共31个，每个单元为一个8位的字节，其命令控制字为COHFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）。我们现在已经知道了控制寄存器和RAM的逻辑地址，接着就需要知道如何通过外部接口来访问这些资源。单片机是通过简单的同步串行通讯与DS1302通讯的，每次通讯都必须由单片机发起，无论是读还是写操作，单片机都必须先向DS1302写入一个命令帧，这个帧
36、的格式如表1所示，最高位BIT7固定为1，BIT6决定操作是针对RAM还是时钟寄存器，接着的5个BIT是RAM或时钟寄存器在DS1302的内部地址，最后一个BIT表示这次操作是读操作抑或是写操作。物理上，DS1302的通讯接口由3个口线组成，即RST，SCLK，I/O。其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK是时钟线，I/O是数据线。但是请注意，无论是哪种同步通讯类型的串行接口，都是对时钟信号敏感的，而且一般数据写入有效是在上升沿，读出有效是在下降沿（DS1302正是如此的，但是在芯片手册里没有明确说明），如果不是特别确定，则把程序设计成这样：平时SCLK保持低电平，在时钟变
37、动前设置数据，在时钟变动后读取数据，即数据操作总是在SCLK保持为低电平的时候，相邻的操作之间间隔有一个上升沿和一个下降沿。3.4 DS18B20测温系统3.4.1 DS18B20简介DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种数字化单总线器件。属于新一代适配微处理器的改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写，温度变换功率来源于
38、数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。同时其“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入了全新的概念。DS18B20“一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55+125。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，用符号扩展的16位数字方式串行输出，大大提高了系统的抗干扰性。因此，数字化单总线器件DS18B20适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS18
39、B20都有了很大的改进，给用户带来了更方便和更令人满意的效果。可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。DS18B20的性能特点如下：（1） 采用DALLAS公司独特的单线接口方式：DS18B20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； （2）在使用中不需要任何外围元件；（3）可用数据线供电，供电电压范围：+3.0V+5.5V；（4）测温范围：-55+125。固有测温分辨率为0.5。当在-10+85范围内，可确保测量误差不超过0.5，在-55+125范围内，测量误差也不超过2；（5）通过编程可实现912位的数字读数方式；（6）
40、用户可自设定非易失性的报警上下限值；（7）支持多点的组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温（8）负压特性，即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反接时，能保护DS18B20不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作；（9）DS18B20的转换速率比较高，进行9位的温度值转换只需93.75ms；（10）适配各种单片机或系统；（11）内含64位激光修正的只读存储ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码(CRC)之后，产品序号占48位。出厂前产品序号存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DS18B206。3.4.2 DS18B20的内部结构及工
41、作原理DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装。 图 3-6 DS18B20封装图I/O为数据输入/输出端（即单线总线），它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部电源端，不用时接地，GND为地，NC空脚。DS18B20的内部结构主要包括7部分:寄生电源、温度传感器、64位激光（loser）ROM与单线接口、高速暂存器（即便筏式RAM，用于存放中间数据）、TH触发寄存器和TL触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上下限值、存储和控制逻辑、位循环冗余校验码（CRC）发生器。DS18B20是本设计中的核心部件，是用来检测温度的传感器，它自身可以把检测到的
42、模拟信号转换成数字信号，然后通过一根信号线将转换好的数据直接传输给单片机，供应5V的电源就行了，只要对其进行一系列必要的编程，就可以实现将温度全部读出。 图 3-7 DS18B20的连接电路3.5 键盘控制电路根据功能需要，本时钟需要设置以下功能键：设置键，加1操作键，确定操作键，退出键。由于本设计中最多需要3个按键，若采用矩阵式键盘时会有按键浪费，故采用的是独立式键盘其中K1设为确定、进入、在主界面时为时间设置进入键，K2设为UP键、光标移动、在主界面时为语音演示键，K3为退出、主界面时进入闹铃设置键。按键功能参见表3.5。表5 按键功能表按键键名功能属性ASET功能选择设置自动复位BUP数值加一操作自动复位COUT退出自动复位按键操作说明如下：A键：在正常显示时间状态下，第一次按下后，开始校对秒，以后每次按下都会分别进入对分、时、闹铃分、闹铃时、日、月、年的校对状