单片机原理与接口技术(C语言版)11ppt课件

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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
1．DS1302引脚功能
Vcc1：主电源正极接入 端，2.5～5.5V。
Vcc2：备份电源。
SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出。 X1、X2：振荡源，外接32.768kHz晶振。 I/O：三线接口时的双向数据线。 RST：复位引脚。
秒的个位
0x83/0x82 0 分的十位
分的个位
数据范围 0-59 0-59
12 0 AP 读/写小时 0x85/0x84
24 0 时的十位
时的个位
读/写日 0x87/0x86 0 0 日的十位
日的个位
读/写月 0x89/0x88
月的十位
月的个位
读/写星期 0x8b/0x8a 0 0 0 0 0
星期
A4
A3
A2
A1
A0
RD/ WR
位7：必须是逻辑1。 位6：为0，存取日历时钟数据；为1，存取 RAM 数据。 位5至位1（A4～A0）：指示操作单元的地址。 位0：为0，进行写操作；为1，进行读操作。
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
控制字总是从最低位开始输出。在控制字指 令输入后的下一个SCLK 时钟的上升沿时，数据被 写入 DS1302，数据输入从最低位（0位）开始。
LS Byte
DS18B20温度值格式表
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
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11.1.2 硬件设计
3．元器件选择原则
➢ 尽可能选择单片机自身集成度比较高的型号 ，除了可以降低系统的硬件开销外，系统的复 杂程度和出错可能性也大大减低。
➢ 尽量采用通用的大规模集成电路。这样能简 化系统的设计、安装和调试过程，也有助于提 高系统的可靠性。
➢ 外围电路芯片类型一致。对于低功耗应用系 统，必须采用HCMOS或CMOS芯片，如 74HC系列、CD4000系列；而一般系统可使用 TTL数字集成电路芯片。
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11.2.2 系统功能设计
5）主模块，初始化系统，循环调用按键识别 模块，有键按下执行按键执行模块。
6）定时器中断模块，定时器0定时1ms，在一 次中断中执行多个任务： ➢ 对数码管动态扫描显示，每中断一次只显示1 位，每位显示时间为1毫秒； ➢ 产生500Hz的蜂鸣器响声； ➢ 产生毫秒单位延时。
对这些采样值进行排序，取中间值作为采样结果
。
➢ 去极值算术平均法。对采样值进行排序，去掉 两端相同数目的大数和小数，对剩余数的算数平 均值作为采样值。
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11.1.3 软件设计
（2）程序运行失常的软件抗干扰措施
➢ 设置软件陷阱。在程序所有的断裂点（函数、 数表结束处、无条件转移指令处）之后和空白 区域的尾端，放两条“NOP”指令和一条 “LJMP 0”指令。
unsigned char i, temp=0;
for(i=0; i<8;i++)
{ DS1302CLK = 0;
if(DS1302IO!=0)
temp|=(1<<i);
DS1302CLK = 1;
}
return(temp);
}
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11.3.2 数字温度传感器DS18B20简介
DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的 1－Wire，即单总线器件，体积小、线路简单等特点 。在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度传感 器，因此用它来组成一个测温系统，十分方便。 DS18B20主要有如下特点： ➢ 单个I/O引脚数据通信 ➢ 每个DS18B20都有独一无二的序列号 ➢ 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温 ➢ 测量温度范围在－55℃到＋125℃之间 ➢ 分辨率为9～12位可选，12位时精度为0.0625℃ ➢ 内部有温度上、下限报警设置
极数码管；
KEYPAD-SMALLCALC：计算器键盘；
SOUNDER：蜂鸣器。
数码管采用共阳极设计，段选口相应段输入0
时该段点亮，输入1时不亮，而AT89C52的P0口没
有上拉电阻，P0口相应位输出0时该位接地，输出
1时为悬空。所以可以使用P0作为数码管的段选口。
实际应用电路，段选口和位选口应该加上驱
一个典型的单片机应用系统开发过程包括总体 设计、硬件设计、软件设计、软硬件集成与调试 、调试运行、性能测试等几个阶段组成。在调试 过程中需要对系统进行修改和完善。
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11.1.1 总体设计
1．研究开发对象和用户要求 2．拟订方案，确定功能、性能指标 3．软硬件功能划分
在系统方案确定之后，需要对系统软硬件功 能合理安排，要根据系统的要求而定，一些硬件 电路的功能可以由软件来实现，反之亦然。
在各模块的设计中，按照各自的目标功能， 采取自顶向下、先粗后细的方法，拟定出实现目 标需要的功能块，然后编写功能函数。
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11.1.3 软件设计
2．软件抗干扰技术
（1）通过数字滤波提高数据采集的可靠性 ➢ 算术平均法。对一点数据连续采样多次，计算
其平均值，以其平均值作为采样结果。 ➢ 中值法。对一个采样点连续采集多个信号，并
读写年
0x8d/0x8c
年的十位
年的个位
写保护控制 0x8f/0x8e WP 0 0 0 0 0 0 0
多字节操作 0xbf/0xbe
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1-12 0-23 1-31 1-12 1-7 0-99
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
3．DS1302基本操作函数
void DS1302WriteByte(unsigned char Data) { unsigned char i;
同样，在紧跟8位的控制字指令后的下一个 SCLK 脉冲的下降沿，读出 DS1302的数据，读出 的数据也是从最低位到最高位。
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
功能 读/写秒 读/写分
DS1302寄存器功能及读写数据格式
寄存器
数据格式
地址 7 6 5 4位
for(i=8; i>0; i--) { Data>>=1;
DS1302IO = CY; DS1302CLK = 1; DS1302CLK = 0; } }
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
unsigned char DS1302ReadByte()
{
//从DS1302读取1Byte数据
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11.1 单片机应用开发方法
主要内容
11.1.1 总体设计 11.1.2 硬件设计 11.1.3 软件设计 11.1.4 系统调试与测试
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11.1 单片机应用开发方法
单片机系统是针对某一具体应用的专用系统， 单片机的应用领域范围很广，控制形式多种多样 ，在不同场合下要求各不相同，但设计开发过程 基本相同。
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11.1.3 软件设计
1．模块化结构
根据系统的功能，把整个系统软件划分成多 个主模块，每一个主模块有1个文件（或1个主文 件和多个子文件构成），便于分工独立设计，各 模块间尽量减少关联。模块划分如键盘和显示、 射频卡操作、温度测控、变频器（电机）测控、 阀门和压力测控、日期时间产生与调整等。
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11.3.2 数字温度传感器DS18B20简介
1．DS18B20引脚功能
DS18B20采用3脚PR-35封 装（或8脚SOIC封装），引脚排 列如图11-5所示，该图为 DS18B20的平面向前的正视图， 各引脚定义如下： GND：为电源地接入端 DQ：为数字信号输入/输出端 VDD：为外接供电电源正极输入端 （在寄生电源接线方式时接地）
动，其段驱动可以使用74LS245，位驱动可以用
74LS07等。
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11.2.2 系统功能设计
1．系统主要模块及功能
1）按键识别模块，采用行扫描法识别按键， 将所得按键键值通过查表转换为简易计算器键盘 按键所对应的键值。
2）按键执行模块，根据所按下按键，分别执 行相应的功能。
3）计算处理模块，对算术运算的处理。 4）修改显示缓冲区模块，将要显示的内容送 入显示缓冲区，供显示函数读取显示。
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
2．DS1302读写操作
DS1302是 SPI 总线驱动方式。它不仅要向寄存 器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。 DS1302的控制字如下图。
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
1
RAM /CK
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11.1.2 硬件设计
1．系统硬件电路设计的一般原则 ➢ 选择典型电路、力求硬件电路规范化、模块化； ➢ 选择功能强的芯片，简化电路设计； ➢ 考虑以后系统功能的变化，留下扩展余地； ➢ 系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配； ➢ 外接电路较多时，必须考虑其驱动能力； ➢ 考虑系统可靠性与抗干扰问题去耦滤波、合理
单片机原理与接口技术
（C语言版）
第11章 单片机应用实例
主 编：周国运
清华大学出版社
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第11章 单片机应用实例
目录
11.1 单片机应用开发方法 11.2 基于单片机的计算器设计 11.3 基于单片机的万年历设计
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本章要点
本章首先介绍单片机应用开发的方法， 然后以计算器和带温度功能的万年历两个 单片机应用实例，示范单片机应用系统的 设计过程。
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11.3.2 数字温度传感器DS18B20简介
2．DS18B20的结构
由电源检测电路、64位光刻ROM和单线接口电 路、测温元件、高低温触发器、配置寄存器、高速缓 存存储器以及存储器和控制器等组成，如下图所示。
DS18B2最0新内课件部结构图
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11.3.2 数字温度传感器DS18B20简介
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11.1.4 系统调试与测试
2．系统测试
系统在现场通过调试运行后，需要对系统进行 测试，以检查系统是否满足原设计要求，并进一步 改进和完善。
经过反复运行测试，各种性能指标满足要求后 ，就可以将系统交付用户，由用户操作使用，开发 过程即告结束。在用户的使用的初期，需要密切关 注系统运行情况。
➢ 软件“看门狗”。使用定时器，设置定时器的 定时时间稍大于主程序最长的循环时间，在主 程序循环体中给定时器赋初值。当程序失常时 ，将不能对定时器赋初值而导致其溢出并中断 ，在定时器中断服务程序中，使系统从0地址开 始运行。
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11.1.4 系统调试与测试
1．系统调试
包括硬件调试、软件调试和软硬件集成调试。 硬件调试的任务是排除硬件电路故障。 软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试，除 发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。 软硬件集成调试（往往在现场）是将程序下载到 单片机中，系统运行调试，对大系统要逐个部分调 试。 在调试过程中，不断地发现错误、排除故障、修 改软硬件，直到正确为止。
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11.2.2 系统功能设计
系统执行路线图
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11.3 基于单片机的万年历设计
主要内容
11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介 11.3.2 数字温度传感器DS18B20简介 11.3.3 系统电路设计 11.3.4 系统功能设计 11.3.5 系统程序设计
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11.3.1 实时时钟芯片DS1302简介
布线、信号隔离、看门狗电路等；
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11.1.2 硬件设计
2．硬件可靠性设计
➢ 采用隔离和滤波技术抑制输入/输出通道可 能出现的干扰；
➢ 采用单独供电、低通滤波器和隔离变压器等 抑制供电系统的干扰；
➢ 采用屏蔽和接地措施、强弱地线分开等措施 抑制电磁场干扰；
➢ 使用“看门狗”电路，解决CPU运行时可能 进入混乱或死循环。
DS1302是美国 DALLAS 公司推出的一种高 性能、低功耗的实时时钟芯片。
采用 SPI 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 号和 RAM数据。
可提供秒、分、时、日、星期、月和年， 且具有闰年补偿功能。
工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电 ，可设置备用电源充电方式，提供了对后备电 源进行涓细电流充电的能力。
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11.2 基于单片机的计算器设计
主要内容
11.2.1 系统电路设计 11.2.2 系统功能设计 11.2.3 系统程序设计
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11.2.1 系统电路设计
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11.2.1 系统电路设计
计算器电路器件列表如下：
AT89C52：单片机；
7SEG-MPX8-CA-BLUE：蓝色七段8位共阳