摘 要
單片機(jī)就是微控制器，是面向應(yīng)用對象設(shè)計(jì)、突出控制功能的芯片。單片機(jī)接上晶振、復(fù)位電路和相應(yīng)的接口電路，裝載軟件后就可以構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。將它嵌入到形形色色的應(yīng)用系統(tǒng)中，就構(gòu)成了眾多產(chǎn)品、設(shè)備的智能化核心。本設(shè)計(jì)就是應(yīng)用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能制作而成的電子萬年歷，該電子萬年歷包括三大功能：實(shí)時(shí)顯示年、月、日、時(shí)、分、秒；實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境溫度（可根據(jù)需要啟動(dòng)高溫報(bào)警功能）；電子鬧鐘。M bn
本設(shè)計(jì)采用的是AT89S52單片機(jī)，該單片機(jī)采用的MCU51內(nèi)核，因此具有很好的兼容性，內(nèi)部帶有8KB的ROM，能夠存儲(chǔ)大量的程序，最突出特點(diǎn)是具有ISP在系統(tǒng)燒寫功能，使得燒寫程序更加方便。
計(jì)時(shí)芯片采用DALLAS公司的涓細(xì)充電時(shí)鐘芯片DS1302，該芯片通過簡單的串行通信與單片機(jī)進(jìn)行通信，時(shí)鐘/日歷電路能夠?qū)崟r(shí)提供年、月、日、時(shí)分、秒信息，采用雙電源供電，當(dāng)外部電源掉電時(shí)能夠利用后備電池準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。
溫度檢測采用DALLAS公司的數(shù)字化溫度傳感器，該芯片采用的是獨(dú)特的“一線總線”的方式與單片機(jī)進(jìn)行通信，一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，是用戶可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新的概念。實(shí)時(shí)溫度采用一線總線的方式傳輸大大的提高了信號(hào)的抗干擾性，分辨率可通過軟件設(shè)置，其小巧的體積為各種環(huán)境下測量溫度提供了方便。
顯示器件采用通用型1602液晶，可顯示32個(gè)字符，如果使用數(shù)碼管來做顯示器件需消耗大量的系統(tǒng)資源，因此采用低功耗的1602液晶，該液晶顯示方便，功能強(qiáng)大，完全能滿足數(shù)字萬年歷的顯示要求。
通過此次設(shè)計(jì)能夠更加牢固的掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，增強(qiáng)動(dòng)手能力、硬件設(shè)計(jì)能力以及軟件設(shè)計(jì)能力。
設(shè)計(jì)任務(wù)
1、設(shè)計(jì)任務(wù)：利用單片機(jī)、時(shí)鐘芯片DS1302、溫度傳感器DS18B20、1602液晶等實(shí)現(xiàn)日期、時(shí)間、溫度的顯示即一個(gè)簡單的萬年歷。
2、設(shè)計(jì)要求
（1）通過DS1302能夠準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，時(shí)間可調(diào)并在液晶上顯示出來。
（2）通過DS18B20能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的檢測當(dāng)前環(huán)境溫度。
（3）利用單片機(jī)自身功能實(shí)現(xiàn)鬧鐘。
總體方案論證與設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為控制核心，通過與DS1302和DS18B20通信獲取實(shí)時(shí)時(shí)間和實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，并將得到的數(shù)據(jù)通過1602液晶顯示出來，同時(shí)通過相應(yīng)的按鍵調(diào)整相應(yīng)的值。因此本設(shè)計(jì)可分為一下模塊：顯示模塊、實(shí)時(shí)時(shí)間計(jì)算模塊、實(shí)時(shí)環(huán)境溫度采集模塊、報(bào)警模塊、設(shè)置模塊（時(shí)間設(shè)置模塊、最高溫度設(shè)置模塊、鬧鐘設(shè)置模塊）。下面對各個(gè)模塊逐一進(jìn)行論證分析：
方案（1）:數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管的特性組合而成數(shù)字顯示器件，通過控制相應(yīng)的二極管的狀態(tài)顯示相應(yīng)的數(shù)字。要使數(shù)碼管正常顯示就得有驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的段碼，數(shù)碼管的現(xiàn)實(shí)方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示方式只適合顯示單個(gè)的數(shù)字，因此本設(shè)計(jì)應(yīng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。由于動(dòng)態(tài)顯示方式利用的是人眼視覺暫留的特性，掃描的時(shí)間應(yīng)不大于20毫秒，占用系統(tǒng)資源大，而且顯示的個(gè)數(shù)和字型有限，在本設(shè)計(jì)中不易采用。
方案（2）：1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602的驅(qū)動(dòng)電路帶有11條指令，可以很方便的控制液晶的現(xiàn)實(shí)效果如：清屏、左移右移、光標(biāo)顯示。而且1602顯示的字符在下一條指令為到來之前不會(huì)改變，也就是能夠維持顯示的字符，1602液晶占用的系統(tǒng)資源也少。
綜合比較上述兩種方案，應(yīng)采用1602液晶組成本設(shè)計(jì)的顯示模塊。
- 實(shí)時(shí)時(shí)間計(jì)算模塊
方案（1）：AT89S52單片機(jī)內(nèi)部帶有定時(shí)/計(jì)數(shù)功能，此定時(shí)功能是通過對外部晶振的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)時(shí)功能，只要使用11.0592的晶振就能實(shí)現(xiàn)零誤差的計(jì)時(shí)，因此可以利用此功能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，但因?yàn)橹挥袉我坏挠?jì)時(shí)功能要實(shí)現(xiàn)“萬年歷”的功能需要較復(fù)雜的程序，而且如果單片機(jī)掉電無法繼續(xù)進(jìn)行計(jì)時(shí)，所以使用不便。
方案（2）：DS1302是美國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三線接口與CPU進(jìn)行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(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)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。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，提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。利用單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能就可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)的功能，而且消耗的系統(tǒng)資源少，程序簡單。
綜合上述兩種方案，宜采用方案(2)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)功能。
3、實(shí)時(shí)環(huán)境溫度采集模塊
方案（1）：熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件．熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化．
通過一定的電路可以將周圍環(huán)境的溫度變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化，通過AD轉(zhuǎn)化器件將信號(hào)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行分析，從而測出當(dāng)前環(huán)境溫度，但誤差大，不穩(wěn)定，對環(huán)境要求較高。
方案（2）：DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器，采用單總線的接口方式與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20 的雙向通訊。 單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。測量溫度范圍寬，測量精度高 ，在使用中不需要任何外圍元件，支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，供電方式靈活 DS18B20 可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。因此非常適合本系統(tǒng)使用。
綜上比較上述兩種方案，宜采用方案（2）構(gòu)成本設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)溫度采集模塊。
4、報(bào)警模塊
此模塊采用無源蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，只要編寫相應(yīng)的程序即可實(shí)現(xiàn)發(fā)出不同頻率的聲音。
5、設(shè)置模塊
因設(shè)置模塊只需編寫相應(yīng)的程序外加相應(yīng)的按鍵即可實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方法較簡單，在此不再論述。
總體方案組成框圖
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1、LCD顯示模塊設(shè)計(jì)
（1）1602液晶功耗較小可直接與單片機(jī)接口相接，電源直接與電源電路相接，使用單片機(jī)的P0口和P1口與1602進(jìn)行通信。
（2）1602相應(yīng)功能特性介紹
- +5V電壓，對比度可調(diào)
- 內(nèi)含復(fù)位電路
- 提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能
- 有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM
- 內(nèi)建有160個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM
- 8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM
（3）1602引腳介紹
（4）1602液晶11條指令介紹
1.清屏指令
功能：<1> 清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白”的字符碼20H;
<2> 光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方;
<3>將地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)為0；
2.光標(biāo)歸位指令
功能：<1> 把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方;
<2> 把地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)置為0;
<3> 保持DDRAM的內(nèi)容不變 ；
3.輸入模式設(shè)置指令
功能：設(shè)定每次寫入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向，并且設(shè)定每次寫入的一個(gè)字符是否
移動(dòng)。
參數(shù)設(shè)定的情況如下所示：
位名 設(shè)置
I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移
S 0=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1個(gè)字
4.顯示開關(guān)控制指令
功能：控制顯示器開/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍。參數(shù)設(shè)定的情況如下：
位名 設(shè)置
D 0=顯示功能關(guān) 1=顯示功能開
C 0=無光標(biāo) 1=有光標(biāo)
B 0=光標(biāo)不閃爍 1=光標(biāo)閃爍
5.設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令
功能：使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏幕移位。參數(shù)設(shè)定的情況如下：
S/C R/L 設(shè)定情況
0 0 光標(biāo)左移1格，且AC值減1
0 1 光標(biāo)右移1格，且AC值加1
1 0 顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不動(dòng)
1 1 顯示器上字符全部右移一格，但光標(biāo)不動(dòng)
6.功能設(shè)定指令（非常重要的指令）
功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設(shè)定的情況如下：
位名 設(shè)置
DL 0=數(shù)據(jù)總線為4位 1=數(shù)據(jù)總線為8位
N 0=顯示1行 1=顯示2行
F 0=5×7點(diǎn)陣/每字符 1=5×10點(diǎn)陣/每字符
7.設(shè)定CGRAM地址指令
功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。
8.設(shè)定DDRAM地址指令
功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。
9.讀取忙信號(hào)或AC地址指令
功能：<1> 讀取忙碌信號(hào)BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時(shí)無法接收單片機(jī)
送來的數(shù)據(jù)或指令; 當(dāng)BF=0時(shí)，液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令;
<2> 讀取地址計(jì)數(shù)器(AC)的內(nèi)容。
10.數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令
功能：<1> 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應(yīng)的字符;
<2> 將用戶自己設(shè)計(jì)的圖形存入CGRAM。
11.從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令
功能：讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容。
基本操作時(shí)序：
讀狀態(tài) 輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=狀態(tài)字
寫指令 輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼
輸出：無
讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=數(shù)據(jù)
寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù)
輸出：無
(5)、1602液晶與單片機(jī)接口電路
2、時(shí)間計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
DS1302通過三根口線實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信，因DS1302功耗很小，即使電源掉電后通過3V的紐扣電池仍能維持DS1302精確走時(shí)。
DS1302是美國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三線接口與CPU進(jìn)行通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(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)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。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，提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。
各引腳的功能為：
8 、Vcc1：備用電池端；
1、Vcc2：5V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。
7、 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入；
6、I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出口；
5、CE/RST：復(fù)位腳
2 3、X1、X2 是外接晶振腳 （32.768KHZ的晶振）
4、地（GND）
（4）DS1302有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器
寄存器的說明如下：
1、秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）。當(dāng)初始上電時(shí)該位置為1，
時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；只有將秒寄存器的該位置改寫為0時(shí)，時(shí)鐘才能開
始運(yùn)行。
2、小時(shí)寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。當(dāng)為
高時(shí)，選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式時(shí)，位5是 ，當(dāng)為1時(shí)，表示PM。在24小時(shí)模式時(shí)，
位5是第二個(gè)10小時(shí)位
3、控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護(hù)位（WP），其它7位均置為0。在對任何的時(shí)鐘和
RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí)，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。
也就是說在電路上電的初始態(tài)WP是1，這時(shí)是不能改寫上面任何一個(gè)時(shí)間寄存器的，
只有首先將WP改寫為0，才能進(jìn)行其它寄存器的寫操作。
（5）DS1302控制字介紹
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(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；
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(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。
讀數(shù)據(jù)：
讀數(shù)據(jù)時(shí)在緊跟8位的控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，
讀出的數(shù)據(jù)是從最低位到最高位。
寫數(shù)據(jù)：
控制字總是從最低位開始輸出。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，
數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入也是從最低位（0位）開始。
位0（最低有效位）：為1表示進(jìn)行讀操作。 如為0，表示要進(jìn)行寫操作，
控制字后 SCLK 下降沿 讀數(shù)據(jù) SCLK上升沿寫數(shù)據(jù)
（6）DS1302單字節(jié)讀寫時(shí)序介紹
DS1302的數(shù)據(jù)讀寫是通過I/O串行進(jìn)行的。當(dāng)進(jìn)行一次讀寫操作時(shí)最少得讀寫兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是控制字節(jié)，就是一個(gè)命令，告訴DS1302是讀還是寫操作，是對RAM還是對CLOK寄存器操作，以及操作的址。第二個(gè)字節(jié)就是要讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)了。我們先看
單字節(jié)寫：在進(jìn)行操作之前先得將CE（也可說是RST）置高電平，然后單片機(jī)將控制字的位0放到I/O上，當(dāng)I/O的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，將SCLK置高電平，DS1302檢測到SCLK的上升沿后就將I/O上的數(shù)據(jù)讀取，然后單片機(jī)將SCLK置為低電平，再將控制字的位1放到I/O上，如此反復(fù)，將一個(gè)字節(jié)控制字的8個(gè)位傳給DS1302。接下來就是傳一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)給DS1302，當(dāng)傳完數(shù)據(jù)后，單片機(jī)將CE置為低電平，操作結(jié)束。
單字節(jié)讀操作的一開始寫控制字的過程和上面的單字節(jié)寫操作是一樣，但是單字節(jié)讀操作在寫控制字的最后一個(gè)位，SCLK還在高電平時(shí)，DS1302就將數(shù)據(jù)放到I/O上，單片機(jī)將SCLK置為低電平后數(shù)據(jù)鎖存，
單機(jī)機(jī)就可以讀取I/O上的數(shù)據(jù)。如此反復(fù)，將一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)。
讀與寫操作的不同就在于，寫操作是在SCLK低電平時(shí)單片機(jī)將數(shù)據(jù)放到IO上，當(dāng)SCLK上升沿時(shí)，DS1302讀取。而讀操作是在SCLK高電平時(shí)DS1302放數(shù)據(jù)到IO上，將SCLK置為低電平后，單片機(jī)就可從IO上讀取數(shù)據(jù)。
（7）DS1302操作指令介紹
操作說明：
1 首先要通過8EH將寫保護(hù)去掉，將日期，時(shí)間的初值寫時(shí)各個(gè)寄存器。
2 然后就可以對80H、82H、84H、86H、88H、8AH、8CH進(jìn)行初值的寫入。同時(shí)也通過秒寄存器將位7的CH值改成0，這樣DS1302就開始走時(shí)運(yùn)了。
3 將寫保護(hù)寄存器再寫為80H，防止誤改寫寄存器的值。
4 不斷讀取80H－8CH的值，將它們格式化后顯示到1602LCD液晶上
(8)DS1302與單片機(jī)接口電路3、實(shí)時(shí)環(huán)境溫度檢測模塊
DS18B20通過單總線實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信，每個(gè)DS18B20都有一個(gè)唯一的序列號(hào)，可以方便的實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)檢測。
(1)單總線介紹
- 單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換，控制都由這根線完成。
- 單總線通常要求外接一個(gè)約為 4.7K—10K 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)其狀態(tài)為高電平。
（2） DS18B20特性介紹
- DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
- （ 1 ）采用單總線的接口方式 與微處理器連接時(shí) 僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。
- 測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°C 范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。
- 在使用中不需要任何外圍元件。
- 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。
- 供電方式靈活 DS18B20 可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而 使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。
- 測量參數(shù)可配置 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設(shè)定 9~12 位。
- 負(fù)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。
- 掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。
- DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。
（3） DS18B20管腳介紹
DS18B20的管腳排列
1.GND為電源地；
2. DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；
3. VDD為外接供電電源輸入端，在寄生電源接線方式時(shí)接地；
（4） DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)
- DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 、配置寄存器。
- 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（地址：28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，并且每個(gè) DS18B20 的序列號(hào)都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一個(gè) DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過單總線對多個(gè) DS18B20 進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。
DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。
（5）DS18B20溫度轉(zhuǎn)化示例
（6） DS18B20時(shí)序介紹
DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：
初始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。
其工作時(shí)序包括：
- 初始化時(shí)序
- 寫時(shí)序
- 讀時(shí)序
初始化時(shí)序
主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)480－960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖剑⒃陔S后的480微秒時(shí)間內(nèi)對總線進(jìn)行檢測，如果有低電平出現(xiàn)說明總線上有器件已做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平說明總線上無器件應(yīng)答。
做為從器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480－960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待15－60微秒后將總線電平拉低60－240微秒做出響應(yīng)存在脈沖，告訴主機(jī)本器件已做好準(zhǔn)備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。
對DS18B20的寫和讀操作
接下來就是主機(jī)發(fā)出各種操作命令，但各種操作命令都是向DS18B20寫0和寫1組成的命令字節(jié)，接收數(shù)據(jù)時(shí)也是從DS18B20讀取0或1的過程。因此首先要搞清主機(jī)是如何進(jìn)行寫0、寫1、讀0和讀1的。
寫周期最少為60微秒，最長不超過120微秒。寫周期一開始做為主機(jī)先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機(jī)想寫0，則繼續(xù)拉低電平最少60微秒直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平。若主機(jī)想寫1，在一開始拉低總線電平1微秒后就釋放總線為高電平，一直到寫周期結(jié)束。而做為從機(jī)的DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待15微秒然后從15us到45us開始對總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。
對于讀數(shù)據(jù)操作時(shí)序也分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。讀時(shí)序是從主機(jī)把單總線拉低之后，在1微秒之后就得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩�上。DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結(jié)束。若要送出1則釋放總線為高電平。主機(jī)在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時(shí)間內(nèi)完成對總線進(jìn)行采樣檢測，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認(rèn)為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認(rèn)為1。完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成
（7） DS18B20操作步驟
（１）每次讀寫前對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位初始化。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線
下拉 500us ，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16us~60us 左右，然后發(fā)出
60us~240us 的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)后表示復(fù)位成功。
（２）發(fā)送一條 ROM 指令
（３）發(fā)送存儲(chǔ)器指令
（8） DS18B20與單片機(jī)的接口電路
4、報(bào)警模塊
報(bào)警模塊采用單片機(jī)輸出一定頻率的方波從而使蜂鳴器發(fā)出聲音
蜂鳴器與單片機(jī)的接口電路
5、設(shè)置模塊
設(shè)置模塊采用四個(gè)按鍵與P1^4、P1^5、P1^6、P1^7
相接組成獨(dú)立按鍵，接口電路如下;
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，軟件程序編寫的好壞直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行情況的良好。因本程序涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設(shè)計(jì)，C語言具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的軟件采用C51編寫。
程序框圖如下：
系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)硬件電路圖如下
系統(tǒng)硬件PROTEUS仿真原理圖
系統(tǒng)硬件仿真運(yùn)行情況圖
顯示歡迎界面
顯示實(shí)時(shí)時(shí)間
顯示當(dāng)前溫度
時(shí)間設(shè)置
最高報(bào)警溫度設(shè)置
鬧鐘時(shí)間設(shè)置
超 溫
鬧鐘時(shí)間到附錄一：實(shí)物圖
附錄二：PCB圖
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