安徽财经大学信息工程学院本科课程论文（设计）
显示的数据也会实时改变。
2.2 电路原理图
LCD160128中文显示温度及时间 温度传感器 时钟芯片 控制图2.1
器件
3 实验元器件选择及其功能
3.1实验器件
AT89C51 1片 DS1302 1片 DS18B20 1片 LCD160128 1块
3.2主要器件极其相关功能
（1）AT89C51
MCS51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。
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该系列的基本型产品是8051、8031和8751。这3种产品之间的区别只是在片内程序存储器方面。8051的片内程序存储器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片时已将应用程序固化进去；8031片内没有程序存储器；8751内部包含有用作程序存储器的4KB的EPROM。由于8051的编程需要制造商的支持，8751的价格昂贵，因此8031获得了更为广泛的使用。
MCS51系列单片机优异的性能/价格比使得它从面世以来就获得用户的认可。Intel公司把这种单片机的内核，即8051内核，以出售或互换专利的方式授权给一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。这些公司的这类产品也被称为8051兼容芯片，这些8051兼容芯片在原来的基础上增加了许多特性。本书应用电路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它与MCS51单片机指令集兼容，同时它的内部包含用作程序存储器的4KB的基于FLASH技术的只读存储器。采用这款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存储器导致电路复杂的缺点，又克服了采用8751导致电路制作成本高的缺点。
AT89系列单片机在内部结构上基本相同，其中不同型号的单片机只不过在个别模块和功能方面有些区别。AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2.1所示。它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KB Flash ROM 、21个特殊功能寄存器、4个8位并行I/O口、两个16位定时/计数器、一个串行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线联成一个整体，集成在一块芯片上。
AT89C51 单片机内部结构如图所示：
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时钟源 外部事件 时序和振荡电路 程序存储器 ROM 数据存储器RAM 2个16位定时/ 计数器 CPU 内部8位数据总线 中断 系统 内部中断并行 I/O口 串行I/O口 RXD TXD 外部中断 P0 P1 P2 P3 CPU是单片机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。 （2）DS1302的结构与工作原理
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2.5V～5.5V。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31×8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。 DS1302的外部引脚功能所示：
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X1，X2 GND RST I/O SCLK VCC1
VCC2
DS1302封装图
32.768kHz晶振引
脚
地 复位
数据输入/输出 串行时钟 电池引脚 主电源引脚
下图为内部寄存器的控制命令：
寄存器名称 秒寄存器 分寄存器 小时寄存器 日寄存器 月寄存器 星期寄存器 年寄存器 写保护寄存器 慢充电寄存器 时钟突发寄存器
7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
6 RAM/CK 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 A4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
4 A3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
3 A2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1
2 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1
1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
0 RD/W
日历、时钟寄存器与控制字对照表
（3）DS18B20结构及工作原理
DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20 数字温度计提供 9-12 位摄氏温度测量而且有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失而改变的报警功能。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和 DS18B20 之间仅需一条连接线（加上地线）。它的测温范围为-55～＋125℃，并且在-10～＋85℃精度为±5℃。除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。
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每个 DS18B20 都有一个独特的 64 位序列号，从而允许多只 DS18B20 同时连在一根单线总线上；因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的 DS18B20。这一特性在 HVAC 环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
DS18B20引脚图
DS18B20详细引脚功能描述： 序号 1 2 GND DQ 地信号 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 名称 引脚功能描述 DS18B20的使用方法
由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主
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