1、AVR单片机软硬件设计教程-入门篇 学单片机就要学AVR！,主 讲: 尹延辉 策 划：张 勇 学习板：LT-Mini-M16力天电子版权所有技术交流QQ群：2008年 9月,第十二讲 项目实例：多功能电子钟,本讲内容：项目设计要求 项目规划 DS18B20的使用方法 程序流程,项目设计要求,设计要求： 设计制作一个多功能电子钟，具备年月日时分秒显示功能，掉电后时钟信息不会丢失。 具备显示当前环境温度功能。 显示器可以在字符液晶与数码管之间切换选择。 电子钟通过USART与PC机通讯，通过串口调试助手设置时间。 通过四个按键切换显示模式与数码管显示内容。 具有数字电压表功能，能够测量02.5V范
2、围内的电压并在字符型液晶上显示。 采用AVR单片机ATmega16。,项目规划,时钟功能的实现： AVR单片机自带RTC功能，但C语言实现日历功能比较复杂， 且ATmega16的功耗不够低(ATmega48V是典型的低功耗AVR)，而时钟芯片DS1302掉电功耗很低，操作方便，因此时钟功能选择DS1302+备份电池实现。 字符液晶的选择： 选择最常用的字符型液晶1602。 上位机通讯： 采用TTL-232电平转换芯片MAX232A，DB9接口。 温度测量功能： 采用常用的温度测量芯片DS18B20 电压表功能： 片上自带的10位ADC，片内2.56V参考电压源，测量电压直接输入。,DS18B2
3、0简介,DS18B20简介 美国美信(Maxim)公司生产的单线数字温度传感器DS1820,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。 DS18B20的主要特性 适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 温范围55125，在-10+85时精度为0.5 可编程的分辨率为912位，对应的可分辨
4、温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温 在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快 测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线“串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。,DS18B20内部结构,DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。,DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器
5、TH和TL、配置寄存器。,4个主要的数据部件 光刻ROM与存储器,光刻ROM中的64位序列号 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。,4个主要的数据部件 温度传感器,可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。
6、这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；,如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。,4个主要的数据部件 存储器,DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPROM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 高速暂存存储器 高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如右表所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字
7、节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表1所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表 2是对应的一部分温度值。第九个字节是冗余检验字节。,4个主要的数据部件 配置寄存器,配置寄存器 该字节各位的意义如右表：低五位一直都是“1”，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。 R1和R0用来设置分辨率，如右表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）,操作步骤,根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤： 每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作 复位成功后发送一条ROM指令 最后发送RAM指令 这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，当DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。,ROM指令表,RAM指令表,
