電子信息工程之?dāng)?shù)字萬(wàn)年歷課程設(shè)計(jì)方案

1 電子信息工程之?dāng)?shù)字萬(wàn)年歷 課程設(shè)計(jì)方案 一設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬(wàn)年歷，利用現(xiàn)有的 89片機(jī)編程實(shí)現(xiàn) 。 要求顯示年、月、日，時(shí)間（到分鐘即可），農(nóng)歷（陰歷）； 2、可以采用專(zhuān)門(mén)時(shí)鐘芯片（如 限于 51 單片機(jī)小系統(tǒng)只有4位顯示，可以用按鍵轉(zhuǎn)換分屏顯示。 二設(shè)計(jì)要求 1、設(shè)計(jì)思路清晰，畫(huà)出設(shè)計(jì)框圖； 2、畫(huà)出具體原理電路； 3、對(duì)電路進(jìn)行分析計(jì)算，確定器件參數(shù)； 4、 *制作樣機(jī)需要購(gòu)買(mǎi)器件必須與指導(dǎo)老師協(xié)商，測(cè)量、調(diào)試步驟； 5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 主要設(shè)計(jì)條件 1、提 供 89片機(jī)小系統(tǒng)； 2 2、提供直流穩(wěn)壓電源； 3、面包板、導(dǎo)線(xiàn)等。 說(shuō)明書(shū)格式 1） 課程設(shè)計(jì)封面； 2） 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 3） 說(shuō)明書(shū)目錄； 4） 設(shè)計(jì)思路，基本原理和框圖； 5） 電路設(shè)計(jì)、計(jì)算，原理分析； 6） 制作、測(cè)試，仿真； 7） 總結(jié)與體會(huì)； 8） 附錄（程序清單）； 9） 參考文獻(xiàn)； 10）電路原理圖。 進(jìn)度安排 3 第 1 周： 達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，介紹課題內(nèi)容與要求； 找資料，確定設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)方案論證； 第 2 周：畫(huà)電路原理圖，元器件選擇確定，計(jì)算分析； 第 3 周：程序流程圖、程序調(diào)試、軟 件仿真； 書(shū)寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，整理資料，答辯。 參考文獻(xiàn) 1、電子工程專(zhuān)輯（ ） 2、中國(guó)電子設(shè)計(jì)網(wǎng)（ ） 3、 何立民 列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) M京航空航天大學(xué)出版社， 2003 目錄 1、系統(tǒng)概述 5 2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 片機(jī)控制系統(tǒng)原理 5 硬件的設(shè)計(jì)總框圖 6 各種功能模塊硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 6 片機(jī) 7 4 時(shí)時(shí)鐘芯片 10 度模塊 13 1602 液晶顯示器 15 3、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 18 程序流程圖 18 斷服務(wù)流程圖 19 序 21 設(shè)計(jì)總結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 附錄 43 5 1、系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)主要分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)兩大部分。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊設(shè)計(jì)：中央 處理電路、時(shí)鐘電路、溫度測(cè)量電路三大部分；軟件采用 C 語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)采用按功能模塊劃分，包括：主程序、顯示程序、溫度測(cè)量程序、時(shí)鐘程序等。 在 中 央 處 理 器 上 我 們 采 用 片機(jī) ,該 單 片 機(jī) 是 集計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。自 20 世紀(jì) 70 年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)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(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)較為容易，廣泛應(yīng)用于智能生產(chǎn)和工業(yè)自動(dòng)化上。 在時(shí)間功能上主要依靠實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 完成大部分 功能，具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它以其接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。它的主要特點(diǎn)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 振。所以用此款芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間功能是完全能滿(mǎn)足電路的要求。 溫度方面工作由數(shù)字式溫度傳感器 完成，這款溫度傳感器是具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，體積小，方便易用等特點(diǎn)，溫度測(cè)量范圍為 55 125 ,可編程為 9位 12位 A/溫分辨率可達(dá) 被測(cè)溫度用符號(hào) 擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。選用這個(gè)芯片使電路簡(jiǎn)化，提高了效率。 本課題通過(guò) 片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)， 系統(tǒng)由主控制器 鐘電路 顯示電路、按鍵電路和復(fù)位電路等各部分構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘日歷顯示功能，能進(jìn)行時(shí)、分、秒、溫度的顯示。 本文詳細(xì)介紹了 片機(jī)的基本原理，分析了 文論述了 晶屏和時(shí)鐘芯片 工作原理及其軟件設(shè)計(jì)過(guò)程。 2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 片機(jī)控制系統(tǒng)原理 采用 片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。鍵盤(pán)四個(gè)獨(dú)立按鍵控制，時(shí)鐘芯片采 6 用 度傳感器采用 系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔，將復(fù)雜的硬件功能用軟件實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，能很好地滿(mǎn)足本題的基本要求和擴(kuò)展要求。此方案基本原理框圖如圖 1 所示。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，故采用第二種方案。 硬件的設(shè)計(jì)總框圖 本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的電子萬(wàn)年歷，其具有年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的顯示功能；具體時(shí)間與陰、陽(yáng)歷能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)；可以設(shè)置鬧 鈴的功能。其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程就是由主控制發(fā)送信息給 鐘芯片再由時(shí)鐘芯片反饋給 示信息。并且可以在鍵盤(pán)設(shè)置模塊輸入修改時(shí)間，設(shè)置鬧鈴等信息，當(dāng)鍵盤(pán)設(shè)置時(shí)間、日期時(shí)，單片機(jī)主控制根據(jù)輸入信息，通過(guò)串口通信此傳送給 鐘芯片， 片讀取當(dāng)前新信息產(chǎn)生反饋傳送給單片機(jī)，然后單片機(jī)根據(jù)控制最后輸送顯示信息到 塊上顯示 各種功能模塊硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)以單片機(jī) 控制核心，由實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分、顯示部分、鍵盤(pán)輸入部分、溫度采集部分等部分組成。其中實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用 度檢測(cè)模塊由成溫度傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。鍵盤(pán)采集部分由四個(gè)獨(dú)立按鍵組成，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示、鬧鐘設(shè)置、環(huán)境溫度測(cè)量等功圖 1. 系統(tǒng)方框圖 液晶顯示部分 度傳感器部分 片機(jī) 時(shí)時(shí)鐘部分 鍵盤(pán)輸入部分 7 能。 硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，除了實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)基本功能以外，主要還要考慮如下幾個(gè)因素：系統(tǒng)穩(wěn)定度；器件的通用性或易選購(gòu)性； 軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性；系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；因此硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實(shí)現(xiàn)逐個(gè)進(jìn)行分析探討。 片機(jī) 美國(guó) 司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 單片機(jī)片內(nèi) 8可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ 128器件采用 司的高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ 儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。 片機(jī)可為你提供許多高性?xún)r(jià)的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 主要性能參數(shù)： 與 1000 次可擦寫(xiě)周 期 全靜態(tài)操作： 0 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128 8字節(jié)內(nèi)部 32 個(gè)可編程 I/ 2 個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行 低功耗空閑和掉電模式 能特性描述： 供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié)速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 32 個(gè) I/O 口線(xiàn)，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串 行通信口， 片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， 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 工作，但允許 時(shí) /計(jì)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 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(gè)硬件復(fù)位。 圖 2. 單片機(jī)引腳圖 8 （ 1） 腳功能說(shuō)明： 電源電壓 地 是一組 8 位漏極開(kāi)路行雙 向 I/O 口，也既地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r(shí)，每位可吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) 端口寫(xiě)“ 1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 程時(shí)， 接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求接上拉電阻。 ： 是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 輸入緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) 輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作 輸出口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流（ I）。程和程序校驗(yàn)期間， 接收 8 位地址。 ： 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 輸入緩沖極可以驅(qū)動(dòng)（輸入或輸出電流） 4 個(gè) 輯門(mén)電路。對(duì)端口“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)和作為輸出口，作輸出口時(shí)，因?yàn)榇嬖趦?nèi)部上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器或 1 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行令）時(shí)， 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng) 問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 I 指令）時(shí)， 線(xiàn)的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（ 中 存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪(fǎng)問(wèn)期間不改變。 接收高地址和其他控制信號(hào)。 ： 是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 輸入緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) 輯門(mén)電路。對(duì) 寫(xiě)入“ 1”時(shí)，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(shí)，被外部拉低的 將用上拉電阻輸出電流。 除可作為一般的I/O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能如表 1 所示 ： 表 1 口： 速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào) 9 訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)，即使不訪(fǎng)問(wèn)外部字節(jié)， ，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。要注意的是：每次訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)沖。對(duì) 儲(chǔ)器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖（ 。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ 中的 8元的 置位，可禁止 作。該位置位后，只有一條 令可激活。 此外，此引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)該置 位輸出。當(dāng)震蕩器工作時(shí)， 腳出現(xiàn)兩個(gè)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(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) 外部程序取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī) 器周期兩次效，既輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的 號(hào)不出。 部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使 訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000 必須保持低電平（接地）。要注意的是：如果加密位 編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 狀態(tài)。 儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 然這必須是該器件是使用 12V 的編程電壓 蕩器反向放大器 及內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 蕩器反向放大器的輸出端。 時(shí)鐘震蕩器： 有一個(gè)構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的所以外部時(shí)鐘的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時(shí)間和最大低電平持續(xù) 的時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 表 2 存器 圖 5 . 外部震蕩電路 圖 4 . 內(nèi)部震蕩電路 10 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 000H 0H 0H 0H B 00H 0H 0H 0H 7H 0000H 0H 0H IP 定 中單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖如圖 6所示。 圖 6. 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)時(shí)鐘芯片 司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) 以通過(guò)串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天 數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò) M 標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時(shí)時(shí)間格式。 單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根 I/O 線(xiàn)：復(fù)位（ I/O 數(shù)據(jù)線(xiàn)、串行時(shí)鐘（ 時(shí)鐘 /讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31 字節(jié)的字符組方 11 式通信。 作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于1 外部引腳功能說(shuō)明如圖 8 所示 ： 振引腳 位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 行 時(shí)鐘 池引腳 電源引腳 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7 所示，主要組成部分為：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 然數(shù)據(jù)分成兩種，但是對(duì)單片機(jī)的程序而言，其實(shí)是一樣的，就是對(duì)特定的地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作 充電電路，可以對(duì)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(guò)對(duì)我們目前而言，最需要熟悉的是和時(shí)鐘相關(guān)部分的功能，對(duì)于其它參數(shù)請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)手冊(cè)。 工作原理 作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ 為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（ 上升沿串行輸入，前 8 位指定訪(fǎng)問(wèn)地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫(xiě)操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 圖 8. 裝圖 圖 7. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 12 寄存器和控制命令 對(duì) 操作就是對(duì)其內(nèi)部寄存器的操作， 2 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 形式。此外， 有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器以外的寄存器。日歷、時(shí)間寄存器及控制字如表 3 所示： 寄存器名稱(chēng) 7 6 5 4 3 2 1 0 1 K 3 1 D/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小時(shí)寄存器 1 0 0 0 0 1 0 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄存器 1 0 0 0 1 1 0 寫(xiě)保護(hù)寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充電寄存器 1 0 0 1 0 0 0 時(shí)鐘突發(fā)寄存器 1 0 1 1 1 1 1 表 3：日歷、時(shí)鐘寄存器與控制字對(duì)照表 最后一位 為 “0”時(shí)表示進(jìn)行寫(xiě)操作，為 “1”時(shí)表示讀操作。 部寄存器列表如表 4 所示： 寄存器名稱(chēng) 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫(xiě) 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 00H 10寄存器 82H 83H 00 10時(shí)寄存器 84H 85H 01 002/24 0 A R 日期寄存器 86H 87H 019,30,31 0 0 10份寄存器 88H 89H 01 0 0 10M 寄存器 81 0 0 0 0 份寄存器 800部的 為兩類(lèi)，一類(lèi)是單個(gè) 元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元為一個(gè) 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；再一類(lèi)為突發(fā)方式下的 方式下可一次性讀寫(xiě)所有的 31 個(gè)字節(jié)，命令控制字為 ）、 ）。 表 4： 部寄存器列表 13 我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和 邏輯地址，接著就需要知道如何通過(guò)外部接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這些資源。單片機(jī)是通過(guò)簡(jiǎn)單的同步串行通訊與 訊的，每次通訊 都必須由單片機(jī)發(fā)起，無(wú)論是讀還是寫(xiě)操作，單片機(jī)都必須先向 入一個(gè)命令幀，這個(gè)幀的格式，最高位 定為 1， 定操作是針對(duì) 是時(shí)鐘寄存器，接著的 5 個(gè) 時(shí)鐘寄存器在 內(nèi)部地址，最后一個(gè) 物理上， 通訊接口由 3 個(gè)口線(xiàn)組成，即 I/O。其中 低電平變成高電平啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程， 時(shí)鐘線(xiàn)，I/O 是數(shù)據(jù)線(xiàn)。但是請(qǐng)注意，無(wú)論是哪種同步通訊類(lèi)型的串行接口，都是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)敏感的，而且一般 數(shù)據(jù)寫(xiě)入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿（ 是如此的，但是在芯片手冊(cè)里沒(méi)有明確說(shuō)明），如果不是特別確定，則把程序設(shè)計(jì)成這樣：平時(shí) 持低電平，在時(shí)鐘變動(dòng)前設(shè)置數(shù)據(jù)，在時(shí)鐘變動(dòng)后讀取數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)操作總是在 鄰的操作之間間隔有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿。 命令字結(jié)構(gòu)圖 圖 9 命令字結(jié)構(gòu) 度模塊 本設(shè)計(jì)中我在溫度模塊中采用的是 度傳感器， 司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器。 它將地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)和 14 控制線(xiàn)合為一根雙向串行傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào)線(xiàn)，允許在這根信號(hào)線(xiàn)上掛接多個(gè) 此，單片機(jī)只需通過(guò)一根 I 個(gè)芯片內(nèi)還有一個(gè) 64 位的 中存有各個(gè)器件自身的序列號(hào)，作為器件獨(dú)有的 碼。 化了測(cè)溫器件與計(jì)算機(jī)的接口電路，使得電路簡(jiǎn)單，使用更加方便。 特性如下： （ 1）測(cè)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(hào) 1 位 )，可編程確定轉(zhuǎn)換精度的位數(shù)； （ 3）測(cè)溫分辨率： 9 位精度為 0 5， 12 位精度為 （ 4）轉(zhuǎn)換時(shí)間： 9 位精度為 93 7510 位精度為 187 512 位精度為 750 （ 5）具有非易失性上、下限報(bào)警設(shè)定的功能。 圖 11 部結(jié)構(gòu) 預(yù)置 斜率累加器 計(jì)數(shù)比較器 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)振蕩器 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 1 低溫度系數(shù)振蕩器 停止 增加 15 圖 12 內(nèi)部測(cè)溫電路圖 測(cè)溫原理如圖 12 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(hào)送給減法計(jì)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(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中 還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， 而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。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)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1重新開(kāi)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)值即為所測(cè)溫度。圖 12 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是 測(cè)溫原理。 使用 應(yīng)注意以下事項(xiàng)： (1)由于 測(cè)溫分辨力提高到 12 位，因此它對(duì)時(shí)序及電特性參數(shù)要求較高需嚴(yán)格按照 時(shí)序要求進(jìn)行操作。 (2)三線(xiàn)制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將 I O、 焊接牢 固；作兩線(xiàn)制應(yīng)用時(shí) ,應(yīng)將 在一起焊牢。若 漏焊或者虛焊，傳感器就只能輸出十 85 0的溫度數(shù)據(jù)。 (3)測(cè)溫電纜線(xiàn)可采用帶屏蔽層的 4 芯雙絞線(xiàn)，其中兩根線(xiàn)分別接信號(hào)線(xiàn)與地線(xiàn)，另兩根線(xiàn)依次接 地線(xiàn)，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 圖 13 電路原理 1602 液晶顯示器 16 1602字符型型液晶是一種用 5 7 點(diǎn)陣圖形來(lái)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(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等，最常用的為 2 行 16 個(gè)字，即我們馬上要學(xué)習(xí)的 1602 液 晶模塊。帶背光的液晶模塊 用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其引腳功能如下： 第 1 腳： 電源地，接 第 2 腳： 5 第 3 腳： 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： 寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： 讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) 同為低電平時(shí)可以 寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) 高電平 低電平時(shí)可以寫(xiě)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(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7 14 腳： 8 位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)。 第 15 腳： 光電源正極 (+5V)輸入引腳。 第 16 腳： 光電源負(fù)極，接 晶模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ 經(jīng)存儲(chǔ)了 192 個(gè) 5 7 點(diǎn)陣字符， 32 個(gè) 5 10 點(diǎn)陣字符。另外還有字符生成 512 字節(jié)，供 用戶(hù)自定義字符。如表 5 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“ A”的代碼是01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A”。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 6 所示。它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明： 1為高電平、 0 為低電平） 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(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)， 17 低電平表示無(wú)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(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 電平時(shí)為 4 位總線(xiàn)，低電平時(shí)為 8位總線(xiàn) N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙 行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 址設(shè)置 指令 8： 址設(shè)置 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)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(xiě)數(shù)據(jù) 指令 11：讀數(shù)據(jù) 下面是 晶模塊的一些主要技術(shù)參數(shù)： 1、邏輯工作電壓（ + +、 動(dòng)電壓（ + +、工作溫度（ 0 60 C（常溫） / 75 C（寬溫） 4、工作電流： # ; /實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)鐘線(xiàn)引腳 = ; /實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)線(xiàn)引腳 ; /實(shí)時(shí)時(shí)鐘復(fù)位線(xiàn)引腳 / ; / ; / ; / ; ; ; /秒 ,分 ,時(shí)到日 ,月 ,年位閃的計(jì)數(shù) ; /模式切換鍵 p = ; /加法按鈕 ; /減法按鈕 ; /立刻跳出調(diào)整模式按鈕 Q = ; /溫度傳送數(shù)據(jù) /溫度值 ,; ; /液晶顯示程序 /*1602 液晶顯示部分子程序 */ /* = ; = ; = ; = 0 /1=02=03=0數(shù)據(jù)端口 22 / 內(nèi) 部 等 待 函 數(shù)* ; ; _; ; _; ; /向 * # 0 / 1 / / 清屏 # 0 / 光標(biāo)返回原點(diǎn) ; ; _; _;/注意順序 ; _;/注意順序 ; _; ; /設(shè)置顯示模式 * # 0 /顯示開(kāi) # 0 /顯示關(guān) # 0#0 /無(wú)光標(biāo) # 0 /光標(biāo)閃動(dòng) #0 /光標(biāo)不閃動(dòng) 0 /設(shè)置輸入模式 * # 023 # 0 / 0 / 畫(huà)面可平移 # 0 / 0 /初始化 * ; /8 位數(shù)據(jù)端口 ,2 行顯示 ,5*7點(diǎn)陣 /開(kāi)啟顯示 , 無(wú)光標(biāo) /清屏 /增 , 畫(huà)面不動(dòng) /液晶字符 輸入的位置 * x, y) if(y=0) x); if(y=1) ; /將字符輸出到液晶顯示 0) ; /*