毕业设计论文基于单片机的智能数字闹钟.doc

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1、（20 08 届）本科生毕业设计说明书（论文） 基于单片机的智能数字闹钟系部： 计算机科学与技术 专 业： 计算机科学与技术 学 生 姓 名： 班 级： 数库3 学号 指导教师姓名： 职称 教授 职称 助教 最终评定成绩 2008 年 6 月 长沙学院本科生毕业设计（论文）基于单片机的智能数字闹钟系 （部）：计算机科学与技术专 业：计算机科学与技术学 号： 2004021414 学生姓名： 指导教师： 教 授 斌 助 教 200 8 年 6 月 长沙学院毕业设计(论文)摘 要基于单片机的智能数字闹钟主要由89C516RD+单片机控制。本毕业设计通过单片机校园电子打铃系统的应用来实现其全部功能。

2、采用带字库的128*64LCD 液晶显示，显示年、月、日、时、分、秒，星期，温度，系统操作显示菜单。能重新设定时间参数, 支持每天32段打铃设置，每段铃声时间可调, 支持掉电时钟运行，可在掉电30天情况下时钟仍然精确运行;支持液晶菜单显示，打铃时显示打铃名称;支持按周、按日重复打铃设置，每个打铃支持周六、周日停止功能;支持键盘输入功能，有多级菜单;支持计算机串口数据载入功能 ;内置国标2312汉字库，支持简体中文16点阵汉字显示;打铃采用继电器和内部蜂鸣器，可兼容目前人工打铃的大部分设备。该基于单片机的智能数字闹钟是由单片机最小系统及扩展LCD显示电路,语音电路,电源电路，打铃系统电路，ISP

3、下载电路，4*4矩阵键盘电路组成。使用单片机C语言进行编程，实现其设计的各项功能。本报告主要介绍了数字闹钟的软、硬件部分及在设计调试过程中遇到的问题及解决方案。关键词：单片机, 智能数字闹钟, 校园电子打铃系统ABSTRACTThe intelligent digital alarm clock based on SCM is mainly controlled by the 89 C516RD + SCM.This graduation project achieves its full functionality through the campus e-SCM application o

4、f a bell system. The year, month, day, hours, minutes and seconds, weeks, festivals and temperature are displayed trough the use of the 128*64 LCD liquid-crystal display with font, and the system operation could Show the menu. It could re-set the time parameters, to support a 32 bell set every day,

5、with an adjustable ring tones. Also it supports for power-off clock operation, which means the clock is still running without any errors under the circumstances that the power-off has lasted for 30 days.It supports the LCD menu display by showing a bell name when a bell rings. It supports a repeated

6、 bell set in week or in day, with each bell supporting a stop of function on Saturdays and Sundays. It supports the keyboard inputing function, and has a multilevel menu. It supports the computer serial data load functions, so it can set up various paragraphs of ringtones. It could support a simplif

7、ied Chinese characters 16 dot matrix display with the Hanzi Ku-GB 2312 set in it. A bell adopts relays and internal buzzer, and most of the current equipment is compatible in it.The intelligent digital alarm clock based on SCM is formed by the smallest SCM system and the expansion LCD display circui

8、t, voice circuit, power circuit, a bell system circuit, ISP download circuit, 4 * 4 matrix keyboard circuit. Using the SCM C language to programme to achieve the various functions of the design. The report mainly introduces the hardware and software of the digital alarm clock and the problems encoun

9、tered in the process of the design and their solutions.Keywords: Single-Chip Microcomputer, Intelligent digital alarm clock, bell system 长沙学院毕业设计(论文)目 录第1章 前言11.1 前言11.2 需求分析2第2章 方案设计42.1设计功能42.1.1指标42.1.2开发技术42.2实现功能方法4第3章 硬件设计63.1 89C516RD+介绍63.1.1 89C51内部结构简介63.1.2 89C51的引脚功能73.2 外部接口设备介绍83.2.1矩阵

10、式键盘83.2.2 矩阵式键盘的结构与工作原理：93.2.3 矩阵式键盘的按键识别方法103.2.4 SMG12864G2-ZK 液晶显示模块概述103.3 电路设计123.3.1.DB-9型串行接口RS-232C电路图如下：123.3.2.电源电路133.3.3.打铃系统电路143.3.4.整个系统电路143.3.5 PCB电路板153.4电路图中硬件介绍163.4.1 继电器163.4.2 MAX232173.4.3 DS18B20173.4.4 DS130218第4章 软件设计214.1 开发工具介绍214.1.1 Protel 99 SE214.1.2 Keil uVision3244

11、.2 软件设计264.2.1程序流程图264.2.2 4*4矩阵键盘294.2.3 DS1302时钟芯片304.2.4 DS18B20温度传感器324.2.5 128*64带字库液晶显示模块33第5章 系统的组装与调试385.1 硬件的组装与调试385.2 软件调试395.2.1 使用工具的熟悉395.2.2 软件编程39第6章 使用说明416.1 概述416.2 技术指标416.3 操作指南416.3.1 系统初始化426.3.2 输入当时时间,日期426.3.3 预置输入闹铃时间426.3.4 对打铃重复控制42结 论43致 谢44参考文献45附录1- 46 -附录2- 47 -附录3-

12、48 - 长沙学院毕业设计(论文)第1章 前言1.1 前言随着科学技术的日益进步,单片机的应用越来越广泛,它在生活中所扮演的角色也越来越重要,给我们带来了太多的方便,可以说我们的生活渐渐离不开它了。很多领域都在这方面下功夫,主要是要利用它的优越性和便捷性更好地为人类服务:像家用电器领域,办公自动化领域,智能产品领域,测控系统,智能接口,商业营销领域,工业自动化,汽车电子与航空航天电子系统。单片机的应用意义绝对不限于它的功能以及所带来的经济效益上,更重要的意义在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法,从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能,现在已能使用单片机通过软件方法实现

13、了,这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术,称之为微控制技术,这标志着一种全新概念的建立,随着单片机广泛应用的推广普及,微控制技术必将不断发展,日益完善,更加充实。本次毕业设计的目的就是让我在理论学习的基础上，通过完成一个涉及单片机资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使我不但能够将课堂学习的理论知识与实际联系结合起来，而且能够对电子电路，电子元器件，印制电路板等方面的知识进一步加深理解，同时在软件编程，排版调试，焊接技术，相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。本项目通过对89C51单片机的运

14、用，基于单片机的智能数字闹钟实现一个单片机校园电子打铃系统的应用。能够对时间进行设置、保存、修改，并有通过软件与其通信设置每天32段打铃。单片机在实际应用中多为单主系统，即一个应用系统中只使用一片单片机。单机有大量的应用领域,如单片机构成的各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统之类的测控系统;用单片机组成测量,控制用的智能仪表,实现仪表的数字化,智能化,多功能化,综合化,柔性化,采用单片机编程技术修正误差,线性化处理等1。矩阵式键盘的按键识别方法确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，介绍过程如下。1.判断键盘中

15、有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 2.判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键2。LCD的工作原理和结构对于液晶显示屏，它通常包括玻璃基板、ITO(Indium Tin Oxide)膜、配向膜、偏光板等

16、制成的夹板，上下共有两层。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下玻璃基板配向为90度。上下夹层中放置液晶，液晶将按照沟槽方向配向。整体看起来，液晶分子的排列就像螺旋形的扭转排列。当玻璃基板加入电场时，液晶分子配列产生变化，变成竖立状态。当液晶分子竖立时光线无法通过，结果在显示屏上出现黑色。液晶显示器(LCD)将根据电压的有无，控制液晶分子配列方向，使面板达到显示效果。对LCD的分类，有各种分类方法。通常可按照其显示方式分为段式、点字符式、点阵式等。除了黑白显示外，还有多灰度和彩色显示等3。1.2 需求分析整个方案采用的成本较低，32段打铃设置可适应目前的学校制度并有一定的扩展性，采用继电

17、器控制可减少学校的重复投资，同时将节省学校以前在打铃人工上的支出，本方案如可将成本控制在150元以内将会有很大的市场空间。目前大部分小学、幼儿园尤其是乡村、山区的学校打铃仍然是采用人工方式，计时一般采用普通时钟，占用人工、打铃时间不精确，本方案采用低成本设计，功能实用，有一定的市场推广价值。方案中采用了可升级的单片机作为主控单元，采用了专用的时钟芯片作为时间处理，准确度高、功耗极低，同时采用了超级电容作为后备电源，充电时间可以控制在几秒内，掉电工作可达1个多月，且寿命极长，打铃时间可支持单机独立工作及pc机设置2种模式，整个方案在可用性、耐久性及可维护性上有很大的技术特点。本方案采用的技术较全

18、面、设计工作量较大，使用技术比较全面，对于设计人员在单片机系统设计上的技术要求较全面，通过设计可以提升设计人员在单片机应用领域的综合素质。本项目通过对89C51单片机的运用，基于单片机的智能数字闹钟实现一个单片机校园电子打铃系统的应用。能够对时间进行设置、保存、修改，并有通过软件与其通信设置每天32段打铃。采用128*64液晶显示,能正确显示日期,时间,空气温度等信息。当时间达到设定的闹时,继电器就会打铃,铃声持续10秒钟后,自动停止。锋鸣器也会响起,用来提示整个校园打铃系统是否正常,液晶显示相关提示信息,整个系统支持键盘输入和软件通信的方式对时间和闹时进行设定。操作方便,界面友好。菜单设计比

19、较合理,人机对话友好。- 58 - 长沙学院毕业设计(论文)第2章 方案设计2.1设计功能2.1.1指标采用MC5-51系列单片机制作支持校园打铃的时钟控制器。指标：l 支持每天32段打铃设置，每段铃声时间可调。l 支持掉电时钟运行，可在掉电30天情况下时钟仍然精确运行。l 支持液晶菜单显示，打铃时显示打铃名称。l 支持按周、按日重复打铃设置，每个打铃支持周六、周日停止功能。l 支持键盘输入功能，有多级菜单。l 内置国标2312汉字库，支持简体中文16点阵汉字显示。l 打铃采用继电器和内部蜂鸣器，可兼容目前人工打铃的大部分设备。2.1.2开发技术本次设计采用了多种单片机技术：l 中文点阵液晶显

20、示技术。l I2C总线及EPROM数据存储技术。l 单片机与pc机串行通讯技术。l 单片机系统数据分配及结构存储技术。l 单片机系统多级菜单控制技术。l 单片机系统低功耗设计技术。l 单片机系统键盘及IO控制技术。 2.2实现功能方法本系统采用的单片机为SST公司生产的89C516RD+。89C51是51系列单片机中的常用CPU，作为单片机应用项目中常用的电子元件，价格低廉，功能强大，体积小，性能稳定。广泛应用于家用电器及玩具，智能测试设备，机电一体化产品，自动测控系统，计算机控制及通信技术。 液晶显示采用目前广泛使用128*64的带字库的液晶显示器SMG12864,时间控制采用外置ds130

21、2时钟芯片。温度控制采用独立的数温度集成电路DS18B20，键盘采用标准的4*4矩阵键盘.存储芯片用用24LC08,设计了ISP下载线电路,电源电路等。 整个系统用C进行编程,使用软件Keil uVision3进行调试,最后完成烧制过程.整个系统完成经过如下几个步骤:首先在网上进行了大量的搜索工具,获得了大量的资源,在图书馆也查阅了相关的书籍,因为刚刚接触单片机,感觉十分困惑.然后对电路原理图进行设计,利用Protel 99 SE软件完成PCB的设计,然后联系厂家,生成出符合要求的电路板.然后购买器材,进行焊接工作.然后进行编程,最后调试成功,烧制完毕。第3章 硬件设计 3.1 89C516R

22、D+介绍本系统采用的单片机为ATMEL公司生产的89C516RD+。89C51是51系列单片机中的常用CPU，作为单片机应用项目中常用的电子元件，价格低廉，功能强大，体积小，性能稳定。广泛应用于家用电器及玩具，智能测试设备，机电一体化产品，自动测控系统，计算机控制及通信技术。3.1.1 89C51内部结构简介89C51是8位的单片机，CPU,ROM,RAM,串行接口，并行I/O接口，定时/计数器，中断系统几大单元以及数据总线，地址总线和控制总线组成。内部结构如图3.1所示。图3.1 89c51内部结构l 中央处理器：89C51是8位数据宽度的处理器，它能处理8位二进制数或代码。主要由算逻单元，

23、控制单元和特殊寄存器组成。l 存储器：89C51采用哈佛结构，即ROM和RAM分开。它有4096个8位ROM存储单元，256个RAM单元，其中低128个为用户单元，高128个为特殊寄存器单元。l 定时/计数器：89C51有2个16位的定时/计数器，实现内部定时和外部计数，也可产生中断，作为扩展中断源。l 并行输入输出口：89C51共有4个8位的双向并行I/O口，为P0，P1，P2，P3。其中P3口可作为第二功能扩展口。l 全双工串行口：89C51内置一个全双工串行通信口，用于与其他设备间的串行数据传送，它既可用于异步通信，也可用作同步通信。l 中断系统：89C51有2个外部中断源，2个定时/计

24、数中断和1个串口中断。具有2级的中断优先级。l 时钟电路：89C51内部有最高频率达24MHz的时钟电路，可以外接晶振和电容作为整个单片机运行的时钟脉冲。也可接外部时钟源作为工作时钟。3.1.2 89C51的引脚功能89c51引脚如图3.2所示。图3.2 89c51引脚l 电源引脚：VCC：电源端，正电源接4.05.0V电压，正常工作电压为5V。VSS：接地端。l 外接晶振或外部晶振器引脚：XTAL1：时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。XTAL2：时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。l 输入输出端口引脚：P0口：双向数据传输口。当89C51外接存储器时，作为分时复用端口，需要地址锁存

25、器，89C51从P0口分时传输数据或者存储器低8位地址。P1口：双向数据传输口。P2口：双向数据传输口。外接存贮器时传输存储器高8位地址。P3口：双向数据传输口。当3口用做第二功能口时，各引脚含义如下： P3.0：串行数据接受口；P3.1：串行数据发送口；P3.2：外部中断0信号输入；P3.3：外部中断1信号输入；P3.4：计数器0外部输入；P3.5：计数器1外部输入；P3.6：外部RAM读选通；P3.7：外部RAM写选通；RST：单片机内部复位信号输入端。ALE/PROG(_)：地址锁存。PSEN(_)：外部程序存储器读选通信号。EA(_)/VPP：访问内部或外部程序存储器选通信号。3.2

26、外部接口设备介绍 本系统用到的外部接口设备包括：44列矩阵式键盘,DB-9型串行接口RS-232C,ds130时钟芯片, DS18B20温度传感器。电源电路,存储芯片24C08,128*64LCD液晶显示器。3.2.1矩阵式键盘单片机的键盘有很多种，其中使用最多的有独立式键盘和矩阵式键盘，前者较简单，后者则用于多按键的场合。本系统采用44列矩阵式键盘。其具体功能所对应键如图3.3所示。图3.3 键盘对应功能3.2.2 矩阵式键盘的结构与工作原理： 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图3.4所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是

27、通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。图3.4 键盘与89c51引脚接法由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读

28、入输入线的状态就可得知是否有键按下了。具体的识别及编程方法如下所述。3.2.3 矩阵式键盘的按键识别方法 确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平

29、时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 下面给出一个具体的例子：图仍如上所示。8031单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位。列线P1.0-P1.3分别接有4个上拉电阻到正电源+5V，并把列线P1.0-P1.3设置为输入线，行线P1.4-P.17设置为输出线。4根行线和4根列线形成16个相交点。检测当前是否有键被按下。检测的方法是P1.4-P1.7输出全“0”，读取P1.0-P1.3的状态，若P1.0-P1.3为全“1”，则无键闭合，否则

30、有键闭合。去除键抖动。当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描4。P1.4-P1.7按下述4种组合依次输出： P1.7 1 1 1 0P1.6 1 1 0 1P1.5 1 0 1 1P1.4 0 1 1 13.2.4 SMG12864G2-ZK 液晶显示模块概述液晶显示模块是 12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标 GB2312 码简体中文字库（16X16 点阵）、128 个字符（8X16 点阵）及 64X256 点阵显示 RAM（GDRAM）。可与 CPU 直接接口，提供两种界面来连接

31、微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等5。3.2.4.1 模块引脚说明液晶液晶模块引脚说明如表3.5所示。表3.5 液晶模块引脚说明3.2.4.2 显示资料RAM（DDRAM）显示资料RAM 提供642 个位元组的空间，最多可以控制4 行16 字（64 个字）的中文字型显示，当写入显示资料RAM 时，可以分别显示CGROM、HCGROM 与CGRAM 的字型；ST7920A 可以显示三种字型 ，分别是半宽的HCGROM 字型、CGRAM 字型及中文CGROM 字型 ，三种字型的选择，由在DDRAM 中写入的编码选择，在0000H0006H 的编码中

32、将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码达成中文字型 的编码（A140D75F），各种字型详细编码如下：l 显示半宽字型 ：将8 位元资料写入DDRAM 中，范围为02H7FH 的编码。l 显示CGRAM 字型：将16 位元资料写入DDRAM 中，总共有0000H，0002H，0004H，0006H 四种编码。l 显示中文字形：将16 位元资料写入DDRAMK ，范围为A1A1HF7FEH 的编码。3.2.4.3 SMG12864G2-ZK 参考连接8051系列连接方式如图3.6。图3.6 8051系列串口方式8051 系列并口连接方式如图3.7。图3.7 8051 系列并口方式3.3

33、电路设计使用Protel 99 SE画出电路图，生成PCB板。3.3.1.DB-9型串行接口RS-232C电路图RS-232标准串口设计电路图如图3.8。图3.8 RS-232标准串口设计电路图程序做完后，把HEX文件烧到单片机内，用ISP下载线和软件STC_ISP通过上图电路设计，就可以把程序烧到单片机内。Max232在这里起到电平转器的作用,把非平衡的TTL电平信号转变在平衡的TTL电平信号。TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信

34、的标准技术。TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据

35、传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题，这些问题对可靠性均有影响。3.3.2.电源电路图3.9电源电路此电路图(如图3.9)设计，能给系统提供稳定的直流电源，保证系统的正常工作.桥堆器主要起到防止正负接反，lm7805稳压的作用。3.3.3.打铃系统电路图3.10 打铃系统电路打铃系统电路如图3.10所示。程序给引脚一个低电平的时候，继电器闭合，开始打铃。低电平信号0通过三极管把电流放大，引起继电器闭合，打铃运行。电路中的二极管起到续流的作用, 续流二极管,是反向并联在电感线圈两端,为其产生的反向电动势提供消能回路的整流管

36、，通过二极释放电流。 3.3.4.整个系统电路图3.11整个系统电路矩阵键盘接P1口，锋鸣器通过一个三极管把电流放大发音，液晶与单片机接法在液晶模块有详细介绍。整个系统电路包括ISP下载电路，电源电路，DS1302时钟芯片电路，DS18B20温度传感器电路,24C08EEPROM存储芯片电路，液晶模块电路，继电器打铃电路，锋鸣器电路。整个系统电路如图3.11所示。3.3.5 PCB电路板PCB电路板如图3.12。图3.12 PCB电路板3.4电路图中硬件介绍3.4.1 继电器3.4.1.1继电器的工作原理和特性继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）

37、，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。3.4.1.2 电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭

38、”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 3.4.2 MAX232max232是电压转换芯片，将ttl电平转换成可以和电脑串口匹配的电压。 MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。 内部结构基本可分三个部分： 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚（R1IN）、12

39、脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出6。 第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC（+5v）。3.4.3 DS18B20 独特的一线接口，只需要一条口线通信，多点能力，简化了分布式温度传感应用,无需外部元件,可用数据总线供电,电压范围为3.0 V至5

40、.5 V,无需备用电源,测量温度范围为-55 至+125 ,华氏相当于是-67 F到257华氏度-10 至+85范围内精度为0.5 。温度传感器可编程的分辨率为912位,温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置,应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。 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。该装置信号线高的时候，内部电容器,储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 DS18B20的电源也可以从外部3

41、V-5 .5V的电压得到。 DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过ROM， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。 若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥

42、，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有的数据都读，写都是从最低位开始。 DS18B20有4个主要的数据部件： （1）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（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8

43、+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 （2） DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。 DS18B20的存储器包括高速暂存器RAM和可电擦除RAM，可电擦除RAM又包括温度触发器TH和TL，以及一个配置寄存器。存储器能完整的确定一线端口的通讯，数字开始用写寄存器的命令写进寄存器，接着也可以用读寄存器的命令来确认这些数字。当确认以后就可以用复制寄存器的命令来将这些数字转移到可电擦除RAM中。当

44、修改过寄存器中的数时，这个过程能确保数字的完整性。 高速暂存器RAM是由8个字节的存储器组成；第一和第二个字节是温度的显示位。第三和第四个字节是复制TH和TL，同时第三和第四个字节的数字可以更新；第五个字节是复制配置寄存器，同时第五个字节的数字可以更新；六、七、八三个字节是计算机自身使用。用读寄存器的命令能读出第九个字节，这个字节是对前面的八个字节进行校验7。 3.4.4 DS1302现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。本文介绍的实时时钟电路DS1302是DALLAS公司的一种具有涓细电流充电能力的

45、电路，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz晶振。3.4.4.1 DS1302的结构及工作原理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/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力8。3.4.4.2 引脚功能及结构 DS1302的引脚排列,其中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Vcc10.2V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