基于AT89C51单片机的电子时钟设计 - 图文(3)

2019-03-09 22:32

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表1 DS18B20温度转换时间表 ..R1R000011011分辨率/位温度最大转向时间/ms993.7510187.51137512750.

DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容

作比较。若T>TH或T<TL,则将该器件内的报警标志位置位,并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此,可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码(CRC)。主机ROM的前56位来计算CRC值,并和存入DS18B20的CRC值作比较,以判断主机收到的ROM数据是否正确。

DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1;高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中,计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器计数到0时,停止温度寄存器的累加,此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值,只要计数器门仍未关闭就重复上述过程,直到温度寄存器值大致被测温度值。

表2 一部分温度对应值表 温度/℃ 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 07D0H 0000 +85 0000 0101 0101 0550H 0000 +25.0625 0000 0001 1001 0191H 0000 10

0000 0000 1010 00A2H 0001 +0.5 0000 0000 0000 0008H 0010 0 0000 0000 0000 0000H 1000 -0.5 1111 1111 1111 FFF8H 0000 -10.125 1111 1111 0101 FF5EH 1110 -25.0625 1111 1110 0110 FE6FH 1111 -55 1111 1100 1001 FC90H 0000 另外,由于DS18B20单线通信功能是分时完成的,它有严格的时隙概念,因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为:初使化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。

..+10.125 VCCDS18B20DS18B20DS18B20单片机.VCC4.7KGNDGNDGND.

图4 DS18B20与单片机的接口电路

2.5.2

DS18B20时序

DS18B20的复位时序

DS18B20的读时序

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对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。

对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后,在15秒之内就得释放单总线,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成。

DS18B20的写时序

对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。

对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同,当要写0时序时,单总线要被拉低至少60us,保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平,当要写1时序时,单总线被拉低之后,在15us之内就得释放单总线。

第三章系统原理

系统设计

3.1 晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数

字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了

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晶体 荡器电路。

图3 DS1302电路 Fig.3 ds1302 circuit

3.2分频器电路

分频器电路将高频方波信号经分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数,分频器实际上也就是计数器。 3.3 时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器而根据设计要求,时个位和时十位计数器为12进制计数器。 3.4 时钟电路

内部时钟电路如图所示,在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件通常石英晶体和电容组成的并联谐振回路,晶体振荡器选择12MHZ,电容采用30PF。

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图4 时钟电路 Fig.4 Clock circuit 3.5 复位电路

影响单片机系统运行稳定性的因素可大体分为外因和内因两部分: (1)外因

射频干扰,它是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体(引线或零件引脚)感生出相应的干扰,可通过电磁屏蔽和合理的布线/器件布局衰减该类干扰; 电源线或电源内部产生的干扰,它是通过电源线或电源内的部件耦合或直接传导,可通过电源滤波、隔离等措施来衰减该类干扰 。 (2)内因

振荡源的稳定性,主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定 起振时间可由电路参数整定稳定度受振荡器类型温度和电压等参数影响复位电路的可靠性。

3.6复位电路的可靠性设计

复位是单片机的初始化操作。单片机启运运行时,都需要先复位,其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。因而,复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的,必须配合相应的外部电路才能实现。

复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开 关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

图5 RC复位电路

Fig.5 RC Reset Circuit 3.7 按键部分

本设计总的用了四个按扭开关作为键盘,其中一个是复位键,另三个中的其中两个是调整时间增加、减少的键,第三个是切换年、月、日及时、分、秒的显

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