微機(jī)原理與單片微機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用教材：《微機(jī)原理與單片微機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社，2019.10.謝維成，楊加國(guó)西華大學(xué)第12章51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程。

單片機(jī)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)。

單片機(jī)多路數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。12.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程12.1.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本過程1.明確系統(tǒng)的任務(wù)和功能要求2.系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)3.系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)4.系統(tǒng)仿真與制作5.系統(tǒng)調(diào)試與修改6.生成正式系統(tǒng)或產(chǎn)品12.1.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.單片機(jī)芯片及主要器件的選擇1）程序存儲(chǔ)器2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3）集成的外部設(shè)備4）并行I/O接口5）系統(tǒng)速度匹配2.系統(tǒng)擴(kuò)展及配置系統(tǒng)擴(kuò)展：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部的功能單元不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展；系統(tǒng)配置：按照系統(tǒng)功能要求來配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等，設(shè)計(jì)相應(yīng)的接口電路。3.其他電路設(shè)計(jì)1）譯碼電路2）總線驅(qū)動(dòng)器3）抗干擾電路12.1.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一考慮。2、按照系統(tǒng)功能，給出軟件總的設(shè)計(jì)思想。3、根據(jù)軟件功能的要求，將軟件分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，指明它們的相互關(guān)系，分別畫出程序流程框圖。4、根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)和用戶的了解情況選擇編程語(yǔ)言，現(xiàn)在一般用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。12.2單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)12.2.1功能要求本設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘主要功能為：（1）自動(dòng)計(jì)時(shí)功能。（2）能顯示計(jì)時(shí)時(shí)間，顯示效果良好。（3）有校時(shí)功能，能對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。擴(kuò)展功能：（用戶自己添加）（4）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，在整點(diǎn)時(shí)使用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)時(shí)。（5）具有定時(shí)鬧鐘功能，能設(shè)定定時(shí)鬧鐘，在時(shí)間到時(shí)能使蜂鳴器鳴叫。12.2.2總體方案設(shè)計(jì)1．計(jì)時(shí)方案軟時(shí)鐘：通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。硬時(shí)鐘：采用專用的硬件時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)。2．顯示方案LED數(shù)碼管顯示。LCD液晶顯示。3、方案選擇定時(shí)：硬件定時(shí)顯示：LCD液晶顯示51單片機(jī)時(shí)鐘電路復(fù)位電路LCD按鍵時(shí)鐘芯片12.2.3主要器件介紹1.DS1302簡(jiǎn)介DS1302是DALLAS公司推出的高性能低功耗涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷寄存器和31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷寄存器能提供2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、月、年等信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24小時(shí)或12小時(shí)格式。內(nèi)部31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM可提供用戶訪問。對(duì)時(shí)鐘/日歷寄存器、RAM的讀/寫，可以采用單字節(jié)方式或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式；工作電壓范圍寬：2.0～5.5V；與TTL兼容，VCC=5V；溫度范圍寬，可在-40C～+85C正常工作；采用主電源和備份電源雙電源供電，備份電源可由電池或大容量電容實(shí)現(xiàn)；功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。2.DS1302引腳功能3.DS1302的時(shí)鐘/日歷寄存器及片內(nèi)RAM1） 控制寄存器DS1302的輸入/輸出過程 DS1302通過-RST引腳驅(qū)動(dòng)輸入/輸出過程，當(dāng)置-RST高電平啟動(dòng)輸入/輸出過程，在SCLK時(shí)鐘的控制下，首先把控制命令字寫入DS1302的控制寄存器，其次根據(jù)寫入的控制命令字，依次讀寫內(nèi)部寄存器或片內(nèi)RAM單元的數(shù)據(jù)，根據(jù)控制命令字，可單字節(jié)讀寫，也可連續(xù)的多字節(jié)讀寫。當(dāng)數(shù)據(jù)讀寫完后，-RST變?yōu)榈碗娖浇Y(jié)束輸入/輸出過程。無論是命令字還是數(shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)傳送時(shí)都是低位在前，高位在后，每一位的讀寫發(fā)生在時(shí)鐘的上升沿。4.DS1302與51單片機(jī)的接口驅(qū)動(dòng)程序略12.2.4硬件電路設(shè)計(jì)12.2.5軟件程序設(shè)計(jì)主程序流程圖程序略12.3單片機(jī)數(shù)顯溫度計(jì)設(shè)計(jì)12.3.1功能要求本設(shè)計(jì)數(shù)顯溫度計(jì)主要功能為：（1）測(cè)量溫度范圍-55℃～＋99℃。（2）測(cè)量精度±0.5℃。（3）顯示效果良好。擴(kuò)展功能：（用戶自己添加）（4）測(cè)量多點(diǎn)溫度。（5）可溫度上下限報(bào)警。12.3.2總體方案設(shè)計(jì)51單片機(jī)時(shí)鐘電路復(fù)位電路LCD溫度傳感器芯片12.3.3主要器件介紹1.DS18B20簡(jiǎn)介DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器芯片，具有3引腳TO-92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為-55℃～+125℃；可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度；用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值；被測(cè)溫度用16位補(bǔ)碼方式串行輸出；測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或兩根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少。可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。2.DS18B20的外部結(jié)構(gòu)3.DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等。高速暫存存儲(chǔ)器-------9個(gè)字節(jié)DS18B20溫度值格式配置寄存器4.DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換過程根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。

時(shí)序可分為初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序。復(fù)位時(shí)要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500s，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待15～60s左右，后發(fā)出60～240s的低電平，主CPU收到此信號(hào)則表示復(fù)位成功。讀時(shí)序分為讀“0”時(shí)序和讀“1”時(shí)序兩個(gè)過程。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15s之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20完成一個(gè)讀時(shí)序過程至少需要60s。對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫“0”時(shí)序和寫“1”時(shí)序兩個(gè)過程。DS18B20寫“0”時(shí)序和寫“1”時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫“0”時(shí)，單總線要被拉低至少60s，以保證DS18B20能夠在15s到45s之間正確地采樣I/O總線上的“0”電平；當(dāng)要寫“1”時(shí)，單總線被拉低之后，在15s之