畢業(yè)設(shè)計(jì)--室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)課題的目的及意義1</p><p>　　1.2 溫度檢測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀2</p><p>　　2 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)方案論證5</p>

2、<p>　　2.1 方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 方案選擇6</p><p>　　3 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 單片機(jī)模塊7</p><p>　　3.2 溫度檢測(cè)模塊9</p><p>　　3.3 報(bào)警電路模塊15</p>&

3、lt;p>　　3.4 存儲(chǔ)模塊16</p><p>　　3.5 時(shí)鐘芯片模塊17</p><p>　　3.6 日期調(diào)整按鍵模塊19</p><p>　　3.7 1602液晶顯示模塊19</p><p>　　3.8 電源模塊23</p><p>　　3.9 硬件總體設(shè)計(jì)23</p>

4、;<p>　　4 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序總體流程概況25</p><p>　　4.2 子程序設(shè)計(jì)25</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析30</p><p>　　5.1 軟件調(diào)試30</p><p>　　5.2 仿真結(jié)果30&

5、lt;/p><p><b>　　6 總結(jié)31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　附錄一、電路原理圖34</p><p>　　附錄二、系統(tǒng)仿真圖35&

6、lt;/p><p>　　附錄三、源程序36</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫度測(cè)量與控制方面，控制簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍廣，精度較高。 單片機(jī)的特點(diǎn)是體積較小，也就是其集

7、成特性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個(gè)完整的小系統(tǒng)，單片機(jī)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。它具有和普通計(jì)算機(jī)類(lèi)似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過(guò)使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。所以單片機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用中，可以極大地提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率，而且單片機(jī)無(wú)需占用很大的空間。</p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心控制器使用單片機(jī)AT89C51，測(cè)溫傳感器使用DS18B

8、20，時(shí)鐘芯片采用DS1302，存儲(chǔ)芯片采用AT24C02，用LCM1602液晶顯示實(shí)現(xiàn)溫度和日期的動(dòng)態(tài)顯示,并且如果超出溫度范圍，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)即時(shí)進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)課題的目的及意義</p><p>　　北方的冬季一般比較寒冷，溫度往往達(dá)到-20℃以下，為了抵御寒冷，各個(gè)供暖公司燃燒大量的煤為住戶(hù)進(jìn)行供暖，但是燃燒的煤炭所散發(fā)的熱量與住戶(hù)屋內(nèi)的溫度是否成正比，是否

9、有大量的熱量從住戶(hù)的墻壁或門(mén)窗散發(fā)出去而造成大量的能源損失，一直是大家所關(guān)心的問(wèn)題。隨著國(guó)家環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的提高，迫切需要一種檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)流入住戶(hù)屋內(nèi)的熱量以及住戶(hù)屋內(nèi)所實(shí)際能達(dá)到的溫度進(jìn)行檢測(cè)。 溫度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體PN 結(jié)等的模擬溫度傳感器，信號(hào)經(jīng)取樣、放大后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再由單片機(jī)處理。 被測(cè)溫度信號(hào)從溫敏元件到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)眾多器件，易受干擾，不易控制且精度不高。</p><p>　

10、　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是讓生活在信息時(shí)代的我們，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，掌握系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的流程，方案的論證，選擇，實(shí)施與完善。通過(guò)對(duì)溫度控制通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、了解信息采集測(cè)試、控制的全過(guò)程，提高在電子工程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方面的綜合能力，初步培養(yǎng)在完成工程項(xiàng)目中所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力，通過(guò)對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)，初步掌握在給定條件和要求的情況下，如何達(dá)到以最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法、巧妙合理地去設(shè)計(jì)工程系統(tǒng)中的某一部分電路，并將

11、其連接到系統(tǒng)中去。提高查閱資料、語(yǔ)言表達(dá)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的技能。</p><p>　　隨著溫度檢測(cè)理論和技術(shù)的不斷更新, 溫度傳感器的種類(lèi)也越來(lái)越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供

12、更好更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。</p><p>　　21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的進(jìn)步帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)量技術(shù)也成為當(dāng)今科技的主流之一，被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　當(dāng)今社會(huì)溫度的測(cè)量與控制系統(tǒng)在生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域中扮著越來(lái)越重

13、要的角色，大到工業(yè)冶煉，物質(zhì)分離，環(huán)境檢測(cè)，電力機(jī)房，冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，醫(yī)療衛(wèi)生等方面；小到家庭冰箱，空調(diào)，電飯煲，太陽(yáng)能熱水器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，溫度控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用也使得這方面研究意義非常的重要。</p><p>　　1.2 溫度檢測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制

14、。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫度測(cè)控技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。</p><p>　　我國(guó)對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)

15、用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。在今后的溫控系統(tǒng)的研究中會(huì)趨于智能化，集成化，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)更準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定

16、可靠。</p><p>　　溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一，它與人類(lèi)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷把提高，溫度測(cè)量技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展。</p><p>　　1.2.1 溫度檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　溫度檢測(cè)技術(shù)是一種利用微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸和數(shù)據(jù)分析處理的一門(mén)新技術(shù)，是在生產(chǎn)

17、過(guò)程中記錄和說(shuō)明熱加工產(chǎn)品與空氣溫度關(guān)系的技術(shù)，追蹤測(cè)量得到的數(shù)據(jù)被顯示為圖表或數(shù)字。這個(gè)過(guò)程最簡(jiǎn)單的形式就是它可以告訴生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品的溫度、保持這個(gè)溫度有多長(zhǎng)時(shí)間以及在什么時(shí)間達(dá)到了什么溫度。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)人員可以保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量、解決產(chǎn)品存在問(wèn)題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線(xiàn)及節(jié)約能耗。無(wú)論是在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、食品加工、其它工業(yè)生產(chǎn)，還是在醫(yī)療器械生產(chǎn)方面，只要在生產(chǎn)過(guò)程中溫度是重要的控制指標(biāo)，溫度檢測(cè)技術(shù)就具有非常廣闊的應(yīng)用前景

18、。隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測(cè)使用的方法種類(lèi)繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法：</p><p>　?。?）利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)；</p><p>　　（2）利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測(cè)元件；</p><p>　?。?）利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)；</p><p>　?。?）

19、利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)；</p><p>　　（5）利用聲學(xué)原理進(jìn)行溫度測(cè)量；</p><p>　　（6）利用紅外測(cè)溫技術(shù)；</p><p>　　溫度的檢測(cè)方法通常分為兩大類(lèi)即接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫是基于熱平衡原理，測(cè)溫時(shí)，感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，獲得被測(cè)物體的溫度，例如，熱電偶，熱敏電阻，膨脹式溫度計(jì)等就屬于這一類(lèi)；非接觸式測(cè)

20、溫基于熱輻射原理或電磁原理，測(cè)溫時(shí)，感溫元件不直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，通過(guò)輻射實(shí)現(xiàn)熱交換，達(dá)到測(cè)量的目的，例如，紅外測(cè)溫儀、光學(xué)高溫計(jì)等。</p><p>　　常用的測(cè)溫傳感器有熱電偶，熱電阻，導(dǎo)體溫度傳感器等。</p><p>　　集成溫度傳感器可以分為三類(lèi)：模擬集成溫度傳感器、模擬集成溫度控制器、智能溫度傳感器。</p><p>　　1.2.2 溫度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

21、</p><p>　　在溫度測(cè)量方面各國(guó)均取得了許多可喜的成果，其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計(jì)分辨能力可達(dá)0.0001℃，理論上可達(dá)0.00001℃，而且在-40℃～230℃范圍內(nèi)具有溫度與頻率的線(xiàn)性特性；我國(guó)生產(chǎn)的石英溫度傳感器分辨率達(dá)到0.0001℃，誤差在0.05℃以?xún)?nèi)，中國(guó)航天工業(yè)總公司702所研制的5901(STP-1000)型粘貼式測(cè)溫片，其靜態(tài)測(cè)溫精度為0.5%，快速響應(yīng)時(shí)間小于0.013s。<

22、;/p><p>　　雖然溫度測(cè)量方法多種多樣，但在很多情況下，對(duì)于實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)或一些特殊條件下的溫度測(cè)量，比如對(duì)極限溫度、高溫腐蝕性介質(zhì)溫度、氣流溫度、表面溫度、固體內(nèi)部溫度分布、微尺寸目標(biāo)溫度、大空間溫度分布、生物體內(nèi)溫度、電磁干擾條件下溫度測(cè)量來(lái)講，要想得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果并非易事，需要非常熟悉各種測(cè)量方法的原理及特點(diǎn)，結(jié)合被測(cè)對(duì)象要求選擇合適的測(cè)量方法才能完成。同時(shí)，還要不斷探索新的溫度測(cè)量方法，改進(jìn)原有測(cè)量技術(shù)

23、，以滿(mǎn)足各種條件下的溫度測(cè)量需求。</p><p>　　溫度檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，①冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電信機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線(xiàn)槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域。②軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。③汽車(chē)空調(diào)，冰箱，冷柜以及中低溫干燥箱等。④太陽(yáng)能供熱，制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶(hù)熱能計(jì)量等。</p><p>　　2 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)方案論證</p>&l

24、t;p><b>　　2.1 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1.1 方案一：利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度恒定的控制</p><p>　　利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度恒定的控制，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：采用PLC控制實(shí)現(xiàn)電熱絲和風(fēng)扇加熱制冷，以全通、間斷導(dǎo)通和全斷加熱制冷的自動(dòng)控制方式，來(lái)達(dá)到溫度的恒定。智能型熱電偶溫度表將置于被測(cè)環(huán)境中，熱電偶的傳感器

25、信號(hào)與恒定溫度的給定電壓進(jìn)行比較，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，生成溫差電壓Vt，PLC自適應(yīng)恒溫控制電路，根據(jù)Vt的大小計(jì)算出全通、間接導(dǎo)通和全斷的自適應(yīng)恒溫控制電路，并將占空比可調(diào)的控制電平經(jīng)輸出隔離電路去控制可控硅門(mén)極的通斷，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的恒溫控制。若溫度升的過(guò)快或者降低過(guò)快，PLC也將輸出關(guān)斷電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為可控硅電路相匹配的輸入信號(hào)。</p><p>　　圖2-1 方案一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p&g

26、t;　　2.1.2 方案二：用熱電耦檢測(cè)溫度</p><p>　　以單片機(jī)為主控制系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。采用熱電偶對(duì)溫度進(jìn)行采集，將采集到的信號(hào)利用放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，然后將采集到的數(shù)據(jù)用單片機(jī)在液晶顯示器上顯示出來(lái)，然后再利用控制電路對(duì)溫度控制其升溫或者降溫。</p><p>　　圖2-2 方案二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.1

27、.3 方案三：用溫度傳感器檢測(cè)溫度</p><p>　　仍以單片機(jī)為主控制系統(tǒng)，采用數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度采集，其總體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。系統(tǒng)主要包括以系統(tǒng)核心AT89C51單片機(jī)作為微處理器的現(xiàn)場(chǎng)溫度采集、實(shí)時(shí)溫度顯示與存儲(chǔ)、相應(yīng)時(shí)刻日期顯示與調(diào)整、超溫報(bào)警裝置系統(tǒng)。</p><p>　　圖2-3 方案三的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　溫度采集電路以數(shù)

28、字量形式將現(xiàn)場(chǎng)溫度傳至單片機(jī)。采用單線(xiàn)單點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，其中DS1302時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)提供日期和時(shí)間，由單片機(jī)對(duì)溫度傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)LCM1602液晶顯示器顯示出來(lái)，并將處理后的溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而控制報(bào)警電路是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p><b>　　2.2 方案選擇</b></p><p>　　對(duì)于方案一，采用PLC實(shí)現(xiàn)恒溫控制，由于PLC

29、成本高，且PLC是外圍系統(tǒng)配置復(fù)雜，不利于我們的設(shè)計(jì)；由于數(shù)字PID調(diào)節(jié)，運(yùn)算量大，只有選擇對(duì)于溫度的控制精度合適的參數(shù)才往往能達(dá)到較好的效果。</p><p>　　對(duì)于方案二，雖然許多熱電偶精度非常高，但是其構(gòu)成系統(tǒng)太復(fù)雜，抗干擾能力也不強(qiáng)，而且成本比較高。</p><p>　　對(duì)于方案三，采用數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，該方案成本低，可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，而且易于設(shè)計(jì)和控制，同時(shí)也是本

30、次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上所要求的方案。</p><p>　　故本設(shè)計(jì)我選方案三，采用數(shù)字溫度傳感器采集溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度檢測(cè)。</p><p>　　3 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 單片機(jī)模塊</p><p>　　主控單片機(jī)采用一片ATMEL AT89C51。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)功

31、能，采用單片機(jī)控制顯示信號(hào)燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。AT89C51芯片本身集成了看門(mén)狗（WDT）電路，這是為了系統(tǒng)更加的穩(wěn)定可靠，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生這種做法對(duì)于實(shí)際上長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在惡劣狀況的交通燈控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分必要的。它可以完成自動(dòng)加載復(fù)位，省去人工調(diào)整的麻煩，可以做到無(wú)人職守[1]。</p><p>　　AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes

32、 ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案[1]。 AT89C51具有如下特點(diǎn)[1]：40個(gè)引腳，4k Bytes Fl

33、ash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 AT89C51芯片引腳</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省

34、電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直到外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[2]。</p><p>　　3.1.1 復(fù)位鍵控制模塊 </p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初

35、始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位的條件是：使RST/VPD引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。若時(shí)鐘頻率為12MHz，每機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位[2]。單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路如圖3-2按鍵復(fù)位電路所示。</p>&

36、lt;p>　　圖3-2 按鍵復(fù)位電路</p><p>　　該電路除了具有上電復(fù)位電路功能，還可以使用中復(fù)位，只要按下圖中的復(fù)位鍵，在RST端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號(hào)，即ALE=1，這表明單片機(jī)復(fù)位不會(huì)有任何取值操作[2]。按鍵復(fù)位電路，易掌握，好操作。</p><p>　　3.1.2 驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　單片

37、機(jī)的驅(qū)動(dòng)主要是由晶振組成的驅(qū)動(dòng)電路提供[2]，如圖3-3所示：由一個(gè)12MHz的晶振以及兩個(gè)22pF的電容組成，單片機(jī)以及外圍的一些電路能夠正常工作，都是由晶振電路所提供的動(dòng)力。因此，在單片機(jī)中晶振電路是必不可少的，也正是這樣，它也是單片機(jī)最小系統(tǒng)的重要組成部分[2]。</p><p>　　圖3-3 晶振電路</p><p>　　3.2 溫度檢測(cè)模塊</p><p&

38、gt;　　3.2.1 溫度傳感器的概述</p><p>　　DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式[3]。可以分別在93.75ms和75Oms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量。它具有獨(dú)特的單總線(xiàn)接口方式，即允許在一條信號(hào)線(xiàn)上掛接數(shù)十甚至上百個(gè)數(shù)字式傳感器，從

39、而使測(cè)溫裝置與各傳感器的接口變得十分簡(jiǎn)單，克服了模擬式傳感器與微機(jī)接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換器及其它復(fù)雜外圍電路的缺點(diǎn)，而且，可以通過(guò)總線(xiàn)供電，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，總線(xiàn)本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源，由它組成的溫度測(cè)控系統(tǒng)非常方便，而且成本低、體積小、可靠性高[5]。DS18B20的測(cè)溫范圍-55℃～+125℃，最高分辨率可達(dá)0.0625℃，由于每一個(gè)DS18B2O出廠時(shí)都刻有唯一的一個(gè)序列號(hào)并存入其ROM中

40、，因此CPU可用簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就可以識(shí)別，從而節(jié)省了大量的引線(xiàn)和邏輯電路。DS18B2O具有獨(dú)特的單總線(xiàn)接口方式在多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)，占用單片機(jī)的I/O引腳資源少，和單片機(jī)的通信協(xié)議比較簡(jiǎn)單，成本較低，</p><p>　　3.2.2 DS18B20性能特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、

41、抗干擾能力強(qiáng)、易于與未處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種溫度測(cè)控系統(tǒng)。</p><p>　　該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)化器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的就是溫度信號(hào)數(shù)字值。信號(hào)傳輸采用兩芯（或三芯）電纜構(gòu)成的單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。一條單總線(xiàn)上可以?huà)旖尤舾蓚€(gè)數(shù)字溫度傳感器，每個(gè)傳感器有一個(gè)唯一的地址碼。微控制器通過(guò)對(duì)器件的尋址，就可以讀取某個(gè)傳感器的溫度值，從而簡(jiǎn)化了信號(hào)采集系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。<

42、/p><p>　　(1)DS18B20的性能特點(diǎn)[6]如下：</p><p>　　1)獨(dú)特的單線(xiàn)接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；</p><p>　　2)多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；</p><p><b>　　3)無(wú)須外部器件；</b></p><p>　　4)可通過(guò)

43、數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍為3.0～5.5V；</p><p><b>　　5)零待機(jī)功耗；</b></p><p>　　6)溫度以3位數(shù)字顯示；</p><p>　　7)用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；</p><p>　　8)報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；</p><p>　　9

44、)負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 </p><p>　　(2)DS18B20的外形及管腳排列[6]，如下圖3-4所示:</p><p>　　圖3-4 DS18B20封裝</p><p>　　(3)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)[6]主要由六分組成：</p><p>　　1)64位光刻ROM。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型的

45、編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。64位閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　MSB LSB MSB LSB MSB LSB</p><p>　　圖3-5 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><

46、p>　　2)非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶(hù)報(bào)警上下限值。</p><p>　　3)高速暫存存儲(chǔ)，可以設(shè)置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的精度。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2PRAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖3-5所示[7]。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)

47、TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如圖3-6所示[7]。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。</p><p>　　圖3-6 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)</p><p>　

48、　DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶(hù)要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。</p><p>　　表3-1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表</p><p>　　由表3-1可見(jiàn)，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。</p><p>　　高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1

49、。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>　　當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號(hào)位S＝0時(shí)，表

50、示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S＝1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表3-2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　表3-2 一部分溫度對(duì)應(yīng)值表</p><p>　　4)CRC的產(chǎn)生 在ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B

51、20中的CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5)外接電源</b></p

52、><p>　　DS18B20有兩種供電方式：3.0～5.5V的電源供電方式和寄生電源供電方式（直接從數(shù)據(jù)線(xiàn)獲取電源）。本設(shè)計(jì)采用外部電源給器件供電，外部電源接VCC引腳向器件供電，如圖3-7所示，GND接地，DQ接單片機(jī)。</p><p>　　圖3-7 外部電源供電</p><p><b>　　6）溫度報(bào)警信號(hào)</b></p>&l

53、t;p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)化后，就把測(cè)的溫度值與TH、TL做比較，若T>TH或T<TL,則將器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位，將對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)[7]。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。一旦某溫度點(diǎn)越限，主機(jī)利用報(bào)警搜索命令，即可識(shí)別正在報(bào)警的器件，并讀出其序號(hào)，而不必考慮非報(bào)警器件。</p><p>　　3.2.3 DS18B20的測(cè)溫原理</p>

54、;<p>　　每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫(xiě)入片內(nèi)ROM 中。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號(hào)讀出。</p><p>　　程序可以先跳過(guò)ROM，啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理如圖3

55、-8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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，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)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)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-55 ℃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

56、被預(yù)置在-55 ℃所對(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。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

57、過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值[7]。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-8 DS18B20測(cè)溫流程</p><p>

58、　　DS18B20與單片機(jī)的接口極其簡(jiǎn)單，只需將DS18B20的信號(hào)線(xiàn)與單片機(jī)的一位雙向端口相連即可。一般測(cè)溫電纜采用屏蔽4芯雙絞線(xiàn)，其中一對(duì)接地線(xiàn)與信號(hào)線(xiàn)，另一對(duì)Vdd和地線(xiàn)，屏蔽層在電源端單點(diǎn)接地[8]。</p><p>　　對(duì)DS18B20初始化后，主機(jī)發(fā)出SKIP ROM命令，此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作命令將對(duì)所在線(xiàn)的DS18B20，在發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換啟動(dòng)碼44H，等待750ms后，先發(fā)出匹配ROM命令（55H

59、），緊接著主機(jī)提供一片DS18B20的64位序列號(hào)，讀取其溫度存儲(chǔ)器值，存入數(shù)據(jù)緩存。</p><p>　　3.2.4 溫度檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度的檢測(cè)主要依據(jù)DS18B20來(lái)采集，DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線(xiàn)，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，單片機(jī)端口接單線(xiàn)總線(xiàn)，為保證在有效的DS18

60、B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線(xiàn)的上拉。本設(shè)計(jì)采用電源供電方式，如圖3-9所示，P2.2口接單線(xiàn)總線(xiàn)為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管和89C51的P2.2來(lái)完成對(duì)總線(xiàn)的上拉[8]。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線(xiàn)上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：初始化；ROM操作指令；

61、存儲(chǔ)器操作指令[8]。</p><p>　　圖3-9 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們?cè)O(shè)置的上界溫度為28℃，下界溫度為15℃，當(dāng)測(cè)量值在正常范圍內(nèi)時(shí)，程序控制P3.7輸出低電平，蜂鳴器不發(fā)聲，當(dāng)達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開(kāi)始工作，P3.7同時(shí)為高電平，蜂鳴器告警，操作人員觀察蜂鳴器是否響，就可知道被測(cè)量器件工作是否正常。<

62、/p><p>　　3.3 報(bào)警電路模塊</p><p>　　報(bào)警電路主要有蜂鳴器和三極管組成，外加LED燈報(bào)警顯示，如圖3-10所示[2]。</p><p>　　(1)蜂鳴器的作用：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話(huà)機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。</p><

63、;p>　　(2)蜂鳴器的工作原理:壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管[2]。</p><p>　　多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5～15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5～2.5KHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。</p><p>　　圖3-10 報(bào)警電路<

64、/p><p>　　壓電蜂鳴片是由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。</p><p>　　3.4 存儲(chǔ)模塊 </p><p>　　AT24C02是美國(guó)Atmel公司的低功耗CMOS型EEPROM，內(nèi)含256*8位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬(2.5V～5.5V)，擦寫(xiě)次數(shù)多(大于10000次)，寫(xiě)

65、入速度快(小于10ms)，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)不易丟失，體積小等特點(diǎn)。并且它是采用I2C總線(xiàn)式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的串行操作，只占用很少的資源和I/O線(xiàn)[2]。</p><p>　　AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器，該器件通過(guò)I2C總線(xiàn)接口進(jìn)行操作，還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能[2

66、]。</p><p>　　AT24C02支持I2C，總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送,I2C總線(xiàn)協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線(xiàn)的器件作為發(fā)送器。任何從總線(xiàn)接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過(guò)器件地址輸入端A0、A1和A2可以實(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)AT24C02器件連接到總線(xiàn)上，存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)如圖3-11所示。&l

67、t;/p><p>　　圖3-11 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘及數(shù)據(jù)傳輸：SDA引腳通常被外圍器件拉高。SDA引腳的數(shù)據(jù)應(yīng)在SCL 為低時(shí)變化；當(dāng)數(shù)據(jù)在SCL 為高時(shí)變化，將視為下文所述的一個(gè)起始或停止命令。</p><p>　　起始命令：當(dāng)SCL 為高，SDA由高到低的變化被視為起始命令，必須以起始命令作為任何一次讀/寫(xiě)操作命令的開(kāi)始。</p>

68、<p>　　停止命令：當(dāng)SCL為高，SDA 由低到高的變化被視為停止命令，在一個(gè)讀操作后，停止命令會(huì)使EEPROM 進(jìn)入等待態(tài)低功耗模式。</p><p>　　應(yīng)答：所有的地址和數(shù)據(jù)字節(jié)都是以8 位為一組串行輸入和輸出的。每收到一組8 位的數(shù)據(jù)后，EEPROM都會(huì)在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)返回應(yīng)答信號(hào)。每當(dāng)主控器件接收到一組8 位的數(shù)據(jù)后，應(yīng)當(dāng)在第9個(gè)時(shí)鐘周期向EEPROM 返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。收到該應(yīng)答信號(hào)

69、后，EEPROM 會(huì)繼續(xù)輸出下一組8 位的數(shù)據(jù)。若此時(shí)沒(méi)有得到主控器件的應(yīng)答信號(hào)，EEPROM 會(huì)停止讀出數(shù)據(jù)，直到主控器件返回一個(gè)停止命令來(lái)結(jié)束讀周期。</p><p>　　等待模式：AT24C02特有一個(gè)低功耗的等待模式。</p><p>　　器件復(fù)位：在協(xié)議中斷、下電或系統(tǒng)復(fù)位后，器件可通過(guò)以下步驟復(fù)位：（1）連續(xù)輸入9 個(gè)時(shí)鐘；（2）在每個(gè)時(shí)鐘周期中確保當(dāng)SCL 為高時(shí)SDA 也為

70、高；（3）建立一個(gè)起始條件。 </p><p>　　3.5 時(shí)鐘芯片模塊</p><p>　　3.5.1 DS1302時(shí)鐘芯片的概述</p><p>　　DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的

71、時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能[2]。工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。</p><p>　　3.5.2 DS1302的工作原理 </p><p>　　DS1302工作時(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

72、腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問(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位地址加8位數(shù)據(jù)，在多字節(jié)方式下為最多可達(dá)248的數(shù)據(jù)[2]。</p><p>　　DS1302的寄存器和控制命令對(duì)DS1302的操作就是對(duì)其內(nèi)部寄存器的操作，DS1302內(nèi)部共有12個(gè)

73、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BCD碼形式。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(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[1]。</p><p>　　DS1302內(nèi)部的RAM分為兩類(lèi)，一類(lèi)是單個(gè)RAM單元，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COH～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；再一類(lèi)為突

74、發(fā)方式下的RAM，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH（寫(xiě)）、FFH（讀）。 </p><p>　　我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和RAM的邏輯地址，接著就需要知道如何通過(guò)外部接口來(lái)訪問(wèn)這些資源。單片機(jī)是通過(guò)簡(jiǎn)單的同步串行通訊與DS1302通訊的，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DS1302寫(xiě)入一個(gè)命令幀，這個(gè)幀的最高位BIT7固定為1，BIT6決定操作是

75、針對(duì)RAM還是時(shí)鐘寄存器，接著的5個(gè)BIT是RAM或時(shí)鐘寄存器在DS1302的內(nèi)部地址，最后一個(gè)BIT表示這次操作是讀操作抑或是寫(xiě)操作。 </p><p>　　物理上，DS1302的通訊接口由3個(gè)口線(xiàn)組成，即RST，SCLK，I/O。其中RST從低電平變成高電平啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，SCLK是時(shí)鐘線(xiàn)，I/O是數(shù)據(jù)線(xiàn)[10]。具體的讀寫(xiě)時(shí)序參考圖3-12，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)

76、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（DS1302正是如此的，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)SCLK保持低電平，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SCLK保持為低電平的時(shí)候，相鄰的操作之間間隔有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿。</p><p>　　圖3-12 DS1302的命令字結(jié)構(gòu)</p><p>&l

77、t;b>　　時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　DS1302的外部引腳分配[2]如圖3-13所示，及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-14所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。</p><p>　　圖3-13 DS1302的外部引腳分配</p><p>　　圖

78、3-14 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖3-13所示，DS1302各引腳的功能[2]為： </p><p>　　Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電；</p><p>　　SCLK：串行時(shí)鐘輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出

79、； </p><p>　　I/O：三線(xiàn)接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)； </p><p>　　CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開(kāi)始控制字訪問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p>　　故室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì),如圖3-15所示。</p><p>　　圖3-1

80、5 DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.6 日期調(diào)整按鍵模塊</p><p>　　本設(shè)計(jì)總的用了四個(gè)按扭開(kāi)關(guān)作為調(diào)整設(shè)置按鍵，如圖3-16所示:按key1進(jìn)入時(shí)間設(shè)置；再按一下進(jìn)行確認(rèn)；按key2進(jìn)行加；按key4進(jìn)行減；按key3進(jìn)入日期設(shè)置；進(jìn)入設(shè)置后進(jìn)行光標(biāo)左移。</p><p>　　圖3-16 日期調(diào)整按鍵模塊</p>&l

81、t;p>　　3.7 1602液晶顯示模塊</p><p>　　LCM1602液晶顯示的概述</p><p>　　LCM（LCD Module）即LCD顯示模組，是指將液晶顯示器件、連接件、控制與驅(qū)動(dòng)等外圍電路，PCB電路板，背光源，結(jié)構(gòu)件等裝配在一起的組件。LCM提供用戶(hù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LCD顯示驅(qū)動(dòng)接口，用戶(hù)按照接口要求進(jìn)行操作來(lái)控制LCD正確顯示。LCM是一種相對(duì)更高集成度的LCD產(chǎn)

82、品，可以比較方便地與各種微控制器（如單片機(jī)）連接，作為簡(jiǎn)易的人機(jī)接口。</p><p>　　其中，MCS-51單片機(jī)作為L(zhǎng)CM1602顯示控制系統(tǒng)的核心部件。它由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM與RAM）、輸入/輸出單元(I/O)三大基本部分構(gòu)成。單片機(jī)具有高性能、低價(jià)格；體積小，集成度高，可靠性和抗干擾能力強(qiáng)；較低工作電壓（1.8～5V），低功耗等優(yōu)點(diǎn)。并且，只要在單片機(jī)的外圍適當(dāng)加一些必要的擴(kuò)展電路及通道

83、接口，就可以構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、檢測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)。</p><p>　　總之，該LCM1602液晶顯示控制系統(tǒng)具有讀取方便、顯示直觀、功能多樣、電路簡(jiǎn)潔、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　3.7.2 LCM1602體系結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　LCM1602是2 行

84、5;16 個(gè)字符的字符型液晶顯示模塊。它由32 個(gè)字符點(diǎn)陣塊組成，每個(gè)字符點(diǎn)陣塊由5×7 或5×10 個(gè)點(diǎn)陣組成，可以顯示ASCII 碼表中的所有可視的字符。</p><p>　　LCM1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中各引腳的功能[2]，如下表：</p><p>　　表3-3 各引腳說(shuō)明</p><p>　　寄存器選擇控制如表3-4：<

85、/p><p>　　表3-4 寄存器選擇控制說(shuō)明</p><p>　　3.7.3 LCM1602模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　LCM1602內(nèi)部主要寄存器有：輸入/輸出緩沖器，指令寄存器（Instuction Register，即IR），指令譯碼器，數(shù)據(jù)寄存器（Data Register，即DR），地址計(jì)數(shù)器（Address Counter，即AC），忙標(biāo)識(shí)（Bu

86、sy Flag，即BF）以及顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（Display Data RAM，即DDRAM），字符發(fā)生器（Character Generate ROM，即CGROM）[2]。其各個(gè)單元的功能作用如下：</p><p>　　輸入/輸出緩沖器，用于緩存輸入/輸出的數(shù)據(jù)與控制信號(hào)。</p><p>　　指令寄存器（IR），為八位寄存器。用于存放LCD指令、DDRAM或CGROM地址。數(shù)據(jù)輸入流程

87、：數(shù)據(jù)存入DR，然后將該數(shù)據(jù)地址與指令存入IR，最后將該數(shù)據(jù)輸入到DDRAM或CGROM。讀取數(shù)據(jù)流程：將該數(shù)據(jù)地址與指令存入IR，DR取得該地址數(shù)據(jù)。</p><p>　　指令譯碼器，將IR里的指令進(jìn)行譯碼，以獲取DDRAM或CGROM地址。</p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器（DR），連接LCM內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)以及緩存DDRAM或CGROM的存取數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU讀取DR內(nèi)容后，DR能自動(dòng)加載下一

88、個(gè)地址的內(nèi)容。</p><p>　　地址計(jì)數(shù)器（AC），連接LCM內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)以及緩存DDRAM或CGROM的存取數(shù)據(jù)地址。當(dāng)存取DDRAM或CGROM的數(shù)據(jù)地址，AC能自動(dòng)加載下一個(gè)存儲(chǔ)地址。</p><p>　　忙標(biāo)識(shí)（BF），表示LCM的當(dāng)前狀態(tài)。若BF=1，則表示LCM處于忙碌狀態(tài)，無(wú)法接收外部數(shù)據(jù)或指令。</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（DDRAM），

89、存儲(chǔ)所要顯示數(shù)據(jù)的ASCII碼，根據(jù)該ASCII碼地址，即可到CGROM里找到該字符的顯示編碼。</p><p>　　在送待顯示字符代碼的指令之前，先要送DDRAM的地址(即待顯示的字符顯示位置)。16×2的字符型LCD的DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表3-5所示。</p><p>　　表3-5 LCD的DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><

90、p>　　此外，還有自定義字符發(fā)生器，串行/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，光標(biāo)閃爍控制電路，時(shí)序產(chǎn)生電路，偏壓產(chǎn)生電路，共同端驅(qū)動(dòng)電路以及段驅(qū)動(dòng)電路等。</p><p>　　3.7.4 LCM1602體系結(jié)構(gòu)介紹</p><p>　　由于MPU可以直接訪問(wèn)模塊內(nèi)部的IR和DR。作為緩沖區(qū)域，IR和DR 在模塊進(jìn)行內(nèi)部操作之前，可以暫存來(lái)自MPU 的控制信息。這樣就給用戶(hù)在MPU 和外圍控制設(shè)備的選

91、擇上，增加了余地。模塊的內(nèi)部操作由來(lái)自MPU的RS、R/W、E以及數(shù)據(jù)信號(hào)DB決定，這些信號(hào)的組合形成了模塊的指令。</p><p>　　本系列模塊向用戶(hù)提供了11 條指令，大致可以分為四大類(lèi)：模塊功能設(shè)置；設(shè)置內(nèi)部RAM地址；完成內(nèi)部RAM 數(shù)據(jù)傳送；完成其他功能。</p><p>　　內(nèi)部RAM 的數(shù)據(jù)傳送的功能使用最為頻繁，因此，RAM 中的地址指針?biāo)邆涞淖詣?dòng)加一或減一功能，在一定

92、程度上減輕了MPU 編程負(fù)擔(dān)。數(shù)據(jù)移位指令與寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)可同時(shí)進(jìn)行，這樣用戶(hù)就能以最少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，達(dá)到最高的編程效率。</p><p>　　另外，在每次訪問(wèn)模塊之前，MPU應(yīng)首先檢測(cè)忙標(biāo)志BF，確認(rèn)BF=0后，訪問(wèn)過(guò)程才能進(jìn)行。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-6所示。 </p><p>　　表3-6 1602液晶模塊內(nèi)

93、部控制指令</p><p>　　3.7.5 LCM1602顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)P0.0～P0.7分別于LCM1602液晶顯示模塊的D0～D7數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，P2.0～P2.2接到液晶顯示模塊控制信號(hào)引腳RS、RW和E，LCD模塊的VDD引腳接電源+5v，VSS和VEE引腳接地。結(jié)合LCM1602控制指令，通過(guò)AT89C51單片機(jī)來(lái)控制LCM1602顯示相應(yīng)的時(shí)間與溫度，如

94、圖3-17所示。</p><p>　　圖3-17 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.8 電源模塊</b></p><p>　　該系統(tǒng)電源是由集成穩(wěn)壓器件構(gòu)成的直流可調(diào)穩(wěn)壓電源，為系統(tǒng)各模塊及芯片提供電源。主要由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓等部分電路[8]。</p><p>　　具體如下：交流電源經(jīng)過(guò)電路中的保險(xiǎn)

95、絲F，變壓器T降壓成低壓交流電，經(jīng)二極管組D2成的整流橋整流成單向脈沖直流電壓，其中F起到短路保護(hù)作用。</p><p>　　穩(wěn)壓電路部分中，電路采用LM7805集成穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓器件，用典型接法，220V電源整流濾波后送入LM7805穩(wěn)壓，在輸出端接上電容進(jìn)一步濾除紋波，得到5V穩(wěn)壓電源，如圖3-18所示。</p><p>　　圖3-18 電源電路設(shè)計(jì)</p><p

96、>　　3.9 硬件總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的硬件總體設(shè)計(jì)主要包括主控單片機(jī)模塊、溫度檢測(cè)模塊，顯示模塊，時(shí)鐘模塊，存儲(chǔ)模塊以及報(bào)警模塊。電路原理圖詳見(jiàn)附錄一。</p><p>　　溫度檢測(cè)流程：先用溫度傳感器模塊對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采集，然后主單片機(jī)模塊將溫度傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理經(jīng)過(guò)顯示模塊將溫度值顯示出來(lái)，并將此時(shí)的溫度與規(guī)定的溫度進(jìn)行比較。當(dāng)此時(shí)的溫度高于規(guī)定值時(shí)，

97、紅色二極管亮，并且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警；當(dāng)溫度值在規(guī)定值范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴器不報(bào)警；當(dāng)溫度低于規(guī)定值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。</p><p>　　日期和時(shí)間顯示流程：主要由時(shí)鐘芯片控制，四個(gè)功能按鍵進(jìn)行日期和時(shí)間的調(diào)整，通過(guò)顯示屏上顯示出來(lái)，并把當(dāng)時(shí)的溫度存儲(chǔ)記錄下來(lái)，方便供熱公司查詢(xún)。</p><p>　　4 室內(nèi)采暖溫度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中

98、，軟件與硬件同樣重要。硬件是系統(tǒng)的軀體，軟件則是系統(tǒng)的靈魂，系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)好之后，它的主要功能還是要靠軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且軟件的設(shè)計(jì)在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。為了滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，在軟件設(shè)計(jì)方面一般要符合易理解、易維護(hù)、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性等幾點(diǎn)要求。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序總體流程概況</p><p>　　該檢測(cè)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)對(duì)DS18B20溫度檢測(cè)、LC

99、M1602液晶顯示、萬(wàn)年歷顯示控制,以及溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)四部分。軟件控制程序主要有主控程序、電子時(shí)鐘的時(shí)間控制程序、溫度檢測(cè)、顯示程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等程序組成。主控程序負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)用與控制，進(jìn)行了初始化程序還有鍵盤(pán)功能程序；顯示程序和時(shí)間控制程序是電子時(shí)鐘中比較重要的部分，時(shí)間控制程序體現(xiàn)了年、月、日、時(shí)、分、秒的計(jì)算方法。主控程序如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)總控流程圖</p>

100、;<p>　　4.2 子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在子程序設(shè)計(jì)中，要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，盡可能地保證單入口單出口，減少與其他程序之間的耦合，但為了提高這類(lèi)滯后對(duì)象的實(shí)時(shí)性指標(biāo)，可以在個(gè)程序適當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行揉合。例如在播放語(yǔ)音時(shí)，需要調(diào)用一段延時(shí)，在本程序中，利用 CPU 執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換這段代碼占有的時(shí)間代替這段延時(shí)。在正常執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，同樣需要調(diào)用一段延時(shí)，而本系統(tǒng)利用CPU 執(zhí)行顯示子程序占有的時(shí)

101、間代替這段延時(shí)。總之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要協(xié)調(diào)這種時(shí)間滯后，使系統(tǒng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。</p><p>　　4.2.1 溫度檢測(cè)顯示程序</p><p>　　溫度檢測(cè)顯示程序包含了讀出溫度，溫度轉(zhuǎn)換命，計(jì)算溫度，顯示數(shù)據(jù)等流程。溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度。溫度轉(zhuǎn)換主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)

102、轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms。計(jì)算溫度則將RAM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)應(yīng)用在室內(nèi)的溫度檢測(cè)，所以沒(méi)有進(jìn)行溫度值正負(fù)判定程序的顯示。溫度檢測(cè)顯示流程如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 溫度檢測(cè)顯示流程</p><p>　　4.2.2 日歷顯示程序</p><p>　　時(shí)間控制程序主要是定時(shí)器0計(jì)時(shí)中斷程序每隔10ms中斷一次當(dāng)作一個(gè)計(jì)數(shù)，

103、每中斷一次則計(jì)數(shù)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)100次時(shí)，則表示1秒到了，秒變量加1；同理，再判斷是否1分鐘到了，再判斷是否1小時(shí)到了，再判斷是否1天到了，再判斷是否1月到了，再判斷是否1年到了；若計(jì)數(shù)到了，則相關(guān)變量清零。先給出一般年份的每月天數(shù)。如果是閏年，第二個(gè)月天數(shù)不為28天，而是29天。閏年的判斷規(guī)則為，如果該年份是4或100的整數(shù)倍或者是400的整數(shù)倍，則為閏年；否則為非閏年。在我們的這個(gè)設(shè)計(jì)中由于只涉及100年范圍內(nèi)，所以判斷是否閏年就只需

104、要用該年份除4來(lái)判斷就行了。CPU讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，當(dāng)各自的條件得不到滿(mǎn)足時(shí)，對(duì)應(yīng)的顯示器狀態(tài)就不發(fā)生改變，只是在滿(mǎn)足條件的情況下，顯示器的狀態(tài)才變化。程序流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-4 日歷顯示程序流程圖</p><p>　　4.2.3 按鍵掃描操作程序</p><p>　　該按鍵掃描電路用了四個(gè)按扭開(kāi)關(guān)作為日期和時(shí)間的調(diào)整設(shè)置按鍵，隨著

105、時(shí)間的調(diào)整相應(yīng)的溫度也會(huì)顯示當(dāng)時(shí)的溫度，程序流程如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 按鍵掃描操作流程圖</p><p>　　4.2.4 溫度儲(chǔ)存程序</p><p>　　EEPROM采用I2C總線(xiàn)與單片機(jī)進(jìn)行通信I2C總線(xiàn)是由飛利浦公司推出，是近年來(lái)微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，具有接口線(xiàn)少、控制簡(jiǎn)單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)

106、點(diǎn)[1]。</p><p>　　I2C總線(xiàn)由兩條導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，數(shù)據(jù)導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為串行數(shù)據(jù)線(xiàn)(SDA)，時(shí)鐘導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為串行時(shí)鐘線(xiàn)(SCL)，即可發(fā)送數(shù)據(jù)，也可接受數(shù)據(jù)。在CPU與IC之間，IC與IC之間都可以進(jìn)行雙向通信，最高傳送速率為400kbps，各種被控器件均并聯(lián)在總線(xiàn)上，每個(gè)器件都有唯一的地址。</p><p>　　I2C總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)傳輸用一個(gè)起始條件來(lái)啟動(dòng)[1]如圖4-6所示，SDA信號(hào)發(fā)生由

107、高到低的轉(zhuǎn)換，同時(shí)SCL信號(hào)保持高，表示起始條件。I2C總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)傳輸用一個(gè)終止條件來(lái)結(jié)束。如下圖所示，SDA信號(hào)發(fā)生由低到高的轉(zhuǎn)換，同時(shí)SCL信號(hào)保持高，表示終止條件。實(shí)際數(shù)據(jù)在起始和終止條件之間傳輸。</p><p>　　圖4-6 起始和停止條件</p><p>　　典型的I2C字節(jié)寫(xiě)入周期的操作過(guò)程是：主執(zhí)行設(shè)備用一個(gè)起始條件啟動(dòng)傳輸，接著發(fā)送設(shè)備地址，該地址是要寫(xiě)入數(shù)據(jù)字節(jié)的設(shè)

108、備的地址，以高位在前、低位在后的方式發(fā)送。數(shù)據(jù)的發(fā)送如圖4-7所示，圖中主執(zhí)行設(shè)備將數(shù)據(jù)位的值放在SDA信號(hào)線(xiàn)上，同時(shí)SCL信號(hào)線(xiàn)為低，SDA信號(hào)線(xiàn)上的值要一直保持到SCL信號(hào)線(xiàn)出現(xiàn)時(shí)鐘脈沖。在發(fā)送接收設(shè)備的地址后，主執(zhí)行設(shè)備發(fā)送一個(gè)0，接收設(shè)備在第一個(gè)ACK時(shí)鐘周期使SDA信號(hào)線(xiàn)保持低，確認(rèn)收到該地址。確認(rèn)之后，主執(zhí)行設(shè)備以高位在前、低位在后的方式發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。接收設(shè)備在第二個(gè)ACK時(shí)鐘周期使SDA信號(hào)線(xiàn)保持低，確認(rèn)收到數(shù)據(jù)。&l