帶溫度顯示的電子鐘

關于帶溫度顯示的電子鐘目錄1.設計任務及要求2.產品功能概述3.工作原理及設計思路4.主要模塊程序及描述5.總結第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天設計任務（1）通過查閱相關資料，深入了解電子鐘的組成結構和工作原理；（2）學習有關動態(tài)顯示方式及原理；（3）復習“MCS-51單片機原理及C語言程序設計”，掌握其接口擴展，如：顯示、鍵盤等；（4）設計具有報時報溫功能電子鐘的原理圖，構建硬件平臺；（5）采用匯編或C語言編寫應用程序并調試通過；（6）制作出樣機并測試達到功能和技術指標要求；（7）寫出設計報告。第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天產品功能：設計產品實現一個依據時段可變顯示亮度電子鐘，具體如下：（1）能夠實現基本時鐘的走時，顯示范圍是00:00:00——23:59:59。能夠實現時鐘的調整，通過按鍵可以對“時”位和“分”位進行加1調節(jié)，并能當加至最大值時能重新歸零。（2）能夠實現當前室溫的測量功能，并在數碼管上予以顯示（3）能夠實現年月日的顯示與切換。（4）能夠實現溫度的顯示與切換。

第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.系統結構框圖單片機DS1302芯片DS18B20其他模塊數碼顯示模塊第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天電路圖第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天IO定義sbitDQ=P1^3;//DS18B20I/Osbitled=P1^0;SbitT-RST=P3^5;//ds1302-5SbitT-IO=P3^4;//ds1302-6SbitT-CLK=P3^6;//ds1302-7SbitACC0=ACC^0;SbitACC7=ACC^7;Sbitup=P3^1;//4Sbitdown=P3^2;//8Sbitset=P3^0;//0Sbitc=P3^3;//C第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.程序流程圖開始初始化是否按c鍵時間顯示顯示日期是否按c鍵顯示溫度是否按c鍵是是是否否否注釋：調整程序包含其中第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.主要器件介紹(1)溫度傳感器DS18B201.1、適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V1.2、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊1.3、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內1.4、溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃1.5、測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天圖：封裝圖，內部結構圖，溫度格式表第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天RAM指令表：溫度變換：44H，啟動DS1820進行溫度轉換，12位轉換時最長為750ms（9位為93.75ms）。結果存入內部9字節(jié)RAM中。讀暫存器：0BEH，讀內部RAM中9字節(jié)的內容寫暫存器：4EH，發(fā)出向內部RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數據命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數據。復制暫存器：48H，將RAM中第3、4字節(jié)的內容復制到EEPROM中。

重調EEPROM：0B8H將EEPROM中內容恢復到RAM中的第3、4字節(jié)。讀供電方式：0B4H讀DS1820的供電模式。寄生供電時DS1820發(fā)送“0”，外接電源供電DS1820發(fā)送“1”。

第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數據輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。表1

DS18B20詳細引腳功能描述DS18B20的性能特點如下：●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；●多個DS18B20可以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能；●無須外部器件；●可通過數據線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；●零待機功耗；●溫度以９或１２位數字；●用戶可定義報警設置；●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結構為８字節(jié)的存儲器，結構如圖3所示。頭２個字節(jié)包含在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設置為０，用戶要去改動，R1和Ｒ0決定溫度轉換的精度位數，來設置分辨率。測得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第５個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設置DS18B20溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC

圖3

DS18B20字節(jié)定義第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DS18B20的測溫原理器件中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器１；高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數門，當計數門打開時，DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應的一個基數分別置入減法計數器１、溫度寄存器中，計數器１和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數值。減法計數器１對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器１的預置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數器１的預置將重新被裝入，減法計數器１重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到減法計數器計數到０時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。

第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天初始化復位：voidset_18b20(){uchara;DQ=1;a=1;while(--a);DQ=0;a=113;while(--a);while(--a);//750us的延時

DQ=1;a=30;while(--a);if( DQ==0){a=240;led=0;while(--a);}

}第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天voidwrite_18b20(uchardate)//寫1個字節(jié){uchari,a;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;a=7;while(--a);DQ=date&0x01;//00000001a=25;while(--a);date=date>>1;DQ=1;

}}第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天ucharread_18b20(){uchari,a,temp;;for(i=8;i>0;i--) {temp=temp>>1;DQ=0; a=3; while(--a);DQ=1;a=2; while(--a);if(DQ)temp=temp|0x80;//1000000a=15; while(--a);

}

return(temp);}第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天voiddisplay(){

uchartempintbai,tempintshi,tempintge,xiaoq,xiaob,xiaos,xiaog;

tempintbai=tempint/100;tempintshi=tempint%100/10;tempintge=tempint%10;xiaoq=tempdf%10000/1000;xiaob=tempdf%1000/100;xiaos=tempdf%100/10;xiaog=tempdf%10;第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天P0=0x00;P2=1;P0=EL[tempintbai];delay(20);

P0=0x00;P2=2;P0=EL[tempintshi];delay(20);

P0=0x00;P2=3;P0=EL[tempintge]|0x80;delay(20);P0=0x00;P2=4;P0=EL[xiaoq];delay(20);P0=0x00;P2=5;P0=EL[xiaob];delay(20);P0=0x00;P2=6;P0=EL[xiaos];delay(20);P0=0x00;P2=7;P0=EL[xiaog];delay(4);

if(f==1){P2=0;P0=0x40;delay(20);}}第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天(2)DS13021DS1302的結構及工作原理DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數據。內部有一個31×８的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.1引腳功能表及內部結構圖第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天引腳功能如表1所示。第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.2DS1302的控制字節(jié)說明DS1302的控制字如圖2所示。控制字節(jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數據寫入到DS1302中位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數據，為1表示存取RAM數據;位５至位1指示操作單元的地址;最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。1.3復位通過把輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。輸入有兩種功能：首先，接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器；其次，提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數據的傳送手段。當為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中置為低電平，則會終止此次數據傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc≥2.5V之前，必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.4數據輸入輸出在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時數據被寫入DS1302，數據輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數據，讀出數據時從低位0位至高位7，數據讀寫時序見圖３。第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DS1302寫入操作：voidwrite_byte(ucharda){uchari;ACC=da;//10000001for(i=8;i>0;i--){T_IO=ACC0; T_CLK=0;T_CLK=1;ACC=ACC>>1;//01000000}}DS1302讀取操作：ucharread_byte(void){

uchari;for(i=0;i<8;i++)//00000001假設ACC=00000000{ACC=ACC>>1;//01000000 T_CLK=1; T_CLK=0;ACC7=T_IO;//10000000}return(ACC);}第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天voidwrite_1302(ucharaddr,ucharda){T_RST=0;//停止工作

T_CLK=0;T_RST=1;//重新工作

write_byte(addr);//寫入地址

write_byte(da);T_RST=0;T_CLK=1;}ucharread_1302(ucharaddr){uchartemp;T_RST=0;//停止工作

T_CLK=0;T_RST=1;//重新工作

write_byte(addr);//寫入地址

temp=read_byte();T_RST=0;T_CLK=1;//停止工作

return(temp);}第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4.顯示說明如上圖，最左邊顯示為時，中間為分，最右邊為秒當按一次‘0’時，只顯示時并進入時調整，當按兩次‘0’時，只顯示分并進入分調整。按下三次‘0’后，回到最初狀態(tài)。按下一次‘c’后，會進入日期顯示，再次按下進入溫度顯示，三次后回到時間顯示狀態(tài)。13-52-45第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天5.鍵盤控制說明‘0鍵’為時鐘設置、時分切換、保存按鈕‘4鍵’為加按鈕‘8鍵’為減按鈕‘c’為時間，日期，溫度切換按鈕第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天主程序及時間顯示調整第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天日期顯示調整第30頁