臨沂職業(yè)學院 朱海濤

一、溫度顯示系統(tǒng)總設(shè)計原理

系統(tǒng)設(shè)計總框架如圖1。

1.控制模塊：通過應(yīng)用單片機，對系統(tǒng)進行初始化，主要完成對數(shù)碼管顯示、按鍵的處理等功能，起到總體控制和協(xié)調(diào)各模塊工作的作用。

2.盤輸入模塊：主要完成與時間相關(guān)的設(shè)置和溫度、時間、日期的切換。

3.碼管顯示模塊：主要對單片機送來的時間、日期、溫度信息進行顯示。

4.度采集模塊：采用DS18B20溫度傳感器，向單片機提供實時溫度信息。

5.子鐘模塊：采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數(shù)，DS1302通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息。

二、各模塊實現(xiàn)

1.主控制模塊

在文章設(shè)計的溫度顯示系統(tǒng)設(shè)計中，控制核心是STC89C52單片機，該單片機51系列增強型8位單片機，它有32個I/O口，片內(nèi)含4K FLASH工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價格便宜，其外部晶振為12MHz，一個指令周期為1 μS。使用該單片機完全可以完成設(shè)計任務(wù)，其最小系統(tǒng)主要包括：位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模（EA腳的高低電平選擇），電路如圖2。

2.鍵盤輸入模塊

鍵盤輸入模塊(見圖3)上“0”、“4”、“8”、“C”可以配置成獨立按鍵，通過跳帽J11切換，在獨立按鍵中，應(yīng)該把跳帽接到左端。

功能介紹：本文中，P3.0-P3.3四個獨立按鍵分別時間調(diào)整按鍵、功能加減、日歷切換按鍵、溫度切換按鍵。當P3.0(set)按下系統(tǒng)進入時調(diào)整狀態(tài)：分單元閃爍，再按下P3.1（up）時，對顯示的數(shù)碼管的時段進行加一功能，達到對時調(diào)整，再次按下P3.0(set)時進入分鐘調(diào)整狀態(tài)，分單元閃爍，通過按鍵P3.1（up）加一調(diào)整分的顯示，秒不進行調(diào)整，時間調(diào)整結(jié)束后，再次按下P3.0(set)進入正常時鐘顯示；當按下P3.2(switchriqi)時，切換到日歷的顯示；當按下P3.3（setwendu）時，切換到溫度的顯示。

3.數(shù)碼管顯示模塊

顯示原理：因為所有位數(shù)碼管的段選線被并聯(lián)在一起，位選線控制哪一位數(shù)碼管有效的有效，所以就需要為每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，進而簡化了硬件電路。點亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺殘留作用，使人感覺到各位數(shù)碼管似乎同時在顯示。由于動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的限流電阻。數(shù)碼顯示模塊電路見圖4。

4.溫度采集部分

文章采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20。傳感器輸出信號進4.7K的上拉電阻直接接到單片機的P1.0引腳上。該器件將半導體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。在本設(shè)計中采用外部供電方式實現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機的連接，其接口電路下如圖5所示。

工作原理：溫度以16bit帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，下表給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。程序中需將16進制溫度值轉(zhuǎn)化為十進制，再轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管顯示需要的段碼表數(shù)據(jù)格式。

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5.電子鐘模塊

圖1 系統(tǒng)設(shè)計總框架

圖2 主控制模塊電路

圖3 鍵盤輸入模塊

圖4 數(shù)碼顯示模塊

采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數(shù)，DS1302通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實時時間信息。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。讀寫時序說明：

DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如圖6。

圖5 接口電路

圖6 DS1302的控制字

圖7

圖8 軟件設(shè)計總流程圖

圖9 時間顯示

控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。

位6：如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；

圖10 溫度顯示

圖11 日期顯示

位5至位1（A4～A0）：指示操作單元的地址；

位0（最低有效位）：如為0，表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作。

寄存器讀地址寫地址秒81H80H分83H82H時85H84H日87H86H月89H88H年8DH8CH控制8FH8EH

重要位：

秒寄存器時鐘停止位CH=0，振蕩器工作允許；CH=1，振蕩器停止。

控制寄存器寫保護位WP=0，允許寫入；WP=1，禁止寫入外部引腳分配(如圖7所示)。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計總流程圖(如圖8所示)。

四、結(jié)果顯示

（1）時間顯示如圖9。

（2）按下“0”鍵時分設(shè)置，時分閃爍等待設(shè)置。

（3）按下“4”鍵時或分加一，按“0”確認。

（4）按下“A”鍵顯示溫度，如圖10。

（5）按下“8”鍵顯示日期，如圖11。

[1]Liu peng process.Based on AT89S51 digital temperature measurement and display system design[D].2009:33.

[2]王一然.基于單片機的定時溫控系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].科學與財富,2010(8):152.

[3]王一然.單片機開發(fā)語言特點研究[J].科技致富向?qū)?2010(9):98.

[4]許瑾娜.基于89C51的干式變壓器溫控系統(tǒng)設(shè)計空[J].Modern Science,2012,12.

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