完全手册 51单片机C语言开发详解系列之第11章 综合实例——多功能数字温度计.ppt

第11章 综合实例——多功能数字温度计设计 通过前面几章的学习，读者已经基本掌握了AT89S51单片机的系统设计与程序设计方法。从本章开始，将通过综合的实例向读者继续深入介绍嵌入式系统开发的知识和实例。 本章主要讲解一个多功能数字温度计设计的综合实例，通过该实例，读者能够学习到键盘输入设计、LED数码管接口设计、温度采集、人机交互设计等各方面的知识。 11.1 系统结构与分析 本章介绍的多功能数字温度计具备温度计和时钟的功能，该系统由以下几个部分组成：单片机、温度传感器、显示设备、键盘输入几部分组成。 11.1.1 多功能数字温度计功能分析 在本章设计的多功能温度计，需要具备以下的功能。 温度测量：能够实时显示当前的环境温度； 时钟功能：能够作为时钟使用，显示当前时间； 闹铃功能：能够在设定时间时候，作为闹铃发声； 时钟设置功能：能够设定时钟，修改当前时间； 电池或者直流稳压电源9V供电； 11.1.2 多功能数字温度计系统分析 多功能数字温度计的原理十分简单，即通过温度传感器测量温度，通过单片机采集后在LED数码管上显示出来，同时，该温度计还兼有时钟的功能。 11.2 DS1620温度传感器电路 DS1620是Maxim-Dallas公司生产的一款高性能、宽测温范围的串行数字接口温度传感器。下面详细介绍DS1620温度传感器的使用。 11.2.1 DS1620的性能指标 DS1620温度传感器的主要性能指标如下。 供电电压：2.7V～5.5V； 测量温度范围：-55°C～+125°C； 测量温度精度：0.5°C； 转换时间：50ms； 接口：三线串行接口； 可设定报警限值； 9Bit温度数据格式。 11.2.2 DS1620的引脚定义 DS1620具有8-Pin的SOIC封装和DIP双列直插封装，其引脚分布如图所示。 11.2.3 DS1620的温度格式 DS1620采用的9位的温度数据格式，负温度数据用补码表示，最低位表示0.5℃，因此需要两个8位寄存器存储温度值，如图所示为温度为-25°C的数据值。 11.2.4 DS1620的三线数据串行接口 DS1620的三线数据串行接口由一下三个信号线组成。 RST（复位）； CLK（时钟）； DQ（数据）。 11.2.5 DS1620的控制寄存器 DS1620具有一个8位的控制寄存器，用于控制温度传感器的所有操作，其寄存器各位分布如图所示。 11.2.6 DS1620的操作字 要对DS1620进行需要的操作，就需要执行DS1620的操作字，如图11.8时序图中的Protocol部分就是操作字的代码，跟随Protocol后的是操作字的参数或者读取值。 DS1620共有如下的9个不同的操作字，通过不同的操作字可以实现开始转换温度、对DS1620的寄存器进行读写、读取温度数据、设置TH和TL等操作。 AAH：读取转换好的温度数据，从指令输入后的第9个时钟脉冲开始，将输出温度寄存器中的数据； 01H：给高温临界寄存器写入TH数据；02H：给低温临界寄存器写入TL数据； A1H：读高温临界寄存器中的TH数据；A2H：读低温临界寄存器中的TL数据； EEH：开始转换温度数据；22H：停止转换温度数据； 0CH：写控制寄存器；ACH：读控制寄存器。 11.2.7 DS1620的单独工作模式 DS1620可以工作在无单片机控制的系统中，称为DS1620的单独工作模式，在这种工作模式下，主要是依靠DS1620的三个温度限制输出引脚进行控制，作为热继电器使用。 使用该工作模式必须写入控制寄存器操作模式和TH、TL寄存器的温度设定值，使用CLK/~CONV用作转换开始控制端。这种工作模式下，控制寄存器的CPU标志位必须设为“0”。 11.2.8 DS1620的单片机接口电路 当使用AT89S51控制DS1620进行温度测量时，只需要使用AT89S51的三个引脚和DS1620的串行接口按照通讯协议进行通讯即可，其电路如图所示。 11.3 MAX7219数码管驱动电路 MAX7219是Maxim公司生产的一款高性能8位共阴极数码管驱动芯片，通过MAX7219可以使用单片机极少的引脚实现多个数码管的显示驱动。 11.3.1 MAX7219的性能指标 MAX7219的主要性能指标如下。 10Mhz的串行接口； 独立的LED数码管段控制； 可以使用内部BCD数码管解码； 150uA的Shut-Down电流； 可以调节数码管发光强度； 工作温度范围：-40°C～85°C； 11.3.2 MAX7219的引脚定义 如图所示，MAX7219具有24引脚的SO贴片与DIP双列直插两种不同的封装。 11.3.3 MAX7219的串行数据通讯 单片机需要通过D0～D15的16位串行通讯对