基于單片機的數字多用表的設計
加入技術(shù)交流群
介紹Dallas公司的兩線(xiàn)數字溫度傳感器/實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1629的特點(diǎn)和結構原理，詳細討論了DS1629在溫度表/計時(shí)器中的應用設計，并指出了在實(shí)際應用設計中應注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：DS1629；兩線(xiàn)總線(xiàn)；數字多用表；單片機
Design of Digital Multifunctional Meter Based on Microcontrolle r
LI Guohou, YANG Qingjie, CHEN Yanfeng
(Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China)
Key words: DS1629; twowire bus; digital multifunctional meter; microcontroller
1DS1629的結構特性與工作原理
DS1629是專(zhuān)為溫度的數字化測量而設計的一種芯片，同時(shí)還兼有實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷的功能。DS1629的寬電源范圍和極小的功耗非常適合于電池供電的應用環(huán)境。其時(shí)鐘功能可以是12小時(shí)或者24小時(shí)的模式，且在12小時(shí)的模式下帶有AM/PM指示。當溫度達到或超過(guò)程序設定的上限TH或者時(shí)間到達程序設定的時(shí)刻時(shí)，芯片就產(chǎn)生漏極開(kāi)路的報警輸出。
DS1629由數字溫度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、兩線(xiàn)串行接口、數據寄存器、溫度和時(shí)鐘報警比較器及時(shí)鐘分頻器和緩沖器6個(gè)部分組成。
由制造商標定的溫度傳感器無(wú)需外部器件。芯片一上電就開(kāi)始進(jìn)行溫度轉換，并隨后連續進(jìn)行轉換。主機(通常為單片機)可以周期性地讀取溫度寄存器中最新轉換的溫度值，并且由于轉換是在“后臺”進(jìn)行的，讀數據并不影響轉換的過(guò)程。主機可以修改芯片的配置，如上電后并不立即開(kāi)始轉換和連續轉換模式，這樣對于要求省電的場(chǎng)合很有益處。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、星期、日期、月、年的BCD數值，這需要內部的振蕩器/分頻器和外部的32.768kHz的晶振。不足31天的月份則在月底自動(dòng)調整，閏年的補償直到2100年。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以通過(guò)清除時(shí)鐘寄存器中的控制位而關(guān)閉。通過(guò)讀/寫(xiě)時(shí)鐘寄存器或者時(shí)鐘報警寄存器可以關(guān)閉時(shí)鐘報警輸出。
二進(jìn)制數據的讀/寫(xiě)通過(guò)兩線(xiàn)總線(xiàn)進(jìn)行，高位在前，每個(gè)寄存器的訪(fǎng)問(wèn)都采用8位的命令協(xié)議。芯片各個(gè)引腳的功能如表1所示。
DS1629是專(zhuān)為溫度的數字化測量而設計的一種芯片，同時(shí)還兼有實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷的功能。DS1629的寬電源范圍和極小的功耗非常適合于電池供電的應用環(huán)境。其時(shí)鐘功能可以是12小時(shí)或者24小時(shí)的模式，且在12小時(shí)的模式下帶有AM/PM指示。當溫度達到或超過(guò)程序設定的上限TH或者時(shí)間到達程序設定的時(shí)刻時(shí)，芯片就產(chǎn)生漏極開(kāi)路的報警輸出。
DS1629由數字溫度傳感器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、兩線(xiàn)串行接口、數據寄存器、溫度和時(shí)鐘報警比較器及時(shí)鐘分頻器和緩沖器6個(gè)部分組成。
由制造商標定的溫度傳感器無(wú)需外部器件。芯片一上電就開(kāi)始進(jìn)行溫度轉換，并隨后連續進(jìn)行轉換。主機(通常為單片機)可以周期性地讀取溫度寄存器中最新轉換的溫度值，并且由于轉換是在“后臺”進(jìn)行的，讀數據并不影響轉換的過(guò)程。主機可以修改芯片的配置，如上電后并不立即開(kāi)始轉換和連續轉換模式，這樣對于要求省電的場(chǎng)合很有益處。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、星期、日期、月、年的BCD數值，這需要內部的振蕩器/分頻器和外部的32.768kHz的晶振。不足31天的月份則在月底自動(dòng)調整，閏年的補償直到2100年。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以通過(guò)清除時(shí)鐘寄存器中的控制位而關(guān)閉。通過(guò)讀/寫(xiě)時(shí)鐘寄存器或者時(shí)鐘報警寄存器可以關(guān)閉時(shí)鐘報警輸出。
二進(jìn)制數據的讀/寫(xiě)通過(guò)兩線(xiàn)總線(xiàn)進(jìn)行，高位在前，每個(gè)寄存器的訪(fǎng)問(wèn)都采用8位的命令協(xié)議。芯片各個(gè)引腳的功能如表1所示。
2.1硬件設計
從前面的討論可以看出，DS1629兼有數字溫度傳感器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷的功能，工作電壓為2.2～5.5V，因而可將其與單片機結合起來(lái)設計出帶有數字鐘功能的數字溫度表。單片機采用AT89C2051，封裝為20DIP，工作電壓范圍是2.7～5.5V。顯示部分采用6位數碼管來(lái)顯示時(shí)間、日期或溫度等數據。為了簡(jiǎn)化電路，減少芯片，降低功耗，顯示部分采用動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描的方式，由一片4～7段譯碼器CD4543驅動(dòng)。CD4543的工作電壓為3～18V，整個(gè)電路采用兩節干電池供電，系統的硬件構成如圖1所示。圖中，DS1629的SCL與SDA端分別接單片機的P3.0和P3.1，R1和C1構成上電自動(dòng)復位電路，P3.2～P3.4接 3個(gè)按鍵，C2、C3及6MHz晶振構成振蕩電路，P3.5、P3.7、P1.0～P1.3分別接6位數碼管的公共端(圖中3個(gè)數碼管LED2～LED4沒(méi)有畫(huà)出)作為位選信號，P1.4～P1.7接CD4543的BCD碼輸入端，6個(gè)數碼管的數據輸入端a～g都并接到CD4543的數據輸出端a～g。
從前面的討論可以看出，DS1629兼有數字溫度傳感器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷的功能，工作電壓為2.2～5.5V，因而可將其與單片機結合起來(lái)設計出帶有數字鐘功能的數字溫度表。單片機采用AT89C2051，封裝為20DIP，工作電壓范圍是2.7～5.5V。顯示部分采用6位數碼管來(lái)顯示時(shí)間、日期或溫度等數據。為了簡(jiǎn)化電路，減少芯片，降低功耗，顯示部分采用動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描的方式，由一片4～7段譯碼器CD4543驅動(dòng)。CD4543的工作電壓為3～18V，整個(gè)電路采用兩節干電池供電，系統的硬件構成如圖1所示。圖中，DS1629的SCL與SDA端分別接單片機的P3.0和P3.1，R1和C1構成上電自動(dòng)復位電路，P3.2～P3.4接 3個(gè)按鍵，C2、C3及6MHz晶振構成振蕩電路，P3.5、P3.7、P1.0～P1.3分別接6位數碼管的公共端(圖中3個(gè)數碼管LED2～LED4沒(méi)有畫(huà)出)作為位選信號，P1.4～P1.7接CD4543的BCD碼輸入端，6個(gè)數碼管的數據輸入端a～g都并接到CD4543的數據輸出端a～g。
數字表的功能包括溫度的測量顯示和時(shí)鐘兩個(gè)方面，因而在軟件設計中應同時(shí)考慮。溫度表和時(shí)鐘功能由按鍵S3選擇，上電后的默認狀態(tài)為自動(dòng)顯示測量的溫度，按一下S3則切換到時(shí)間顯示，再按一下又返回到溫度顯示。默認狀態(tài)下按鍵S2為秒表功能鍵，按1次開(kāi)始計時(shí)，按兩次停止計時(shí)，按3次則清0，再按則返回到初始狀態(tài)。默認狀態(tài)下按鍵S1為調整時(shí)間的功能鍵，按1次S1設定小時(shí)，此時(shí)S2為加1鍵，按1次小時(shí)加1，S3為減1鍵，按1次小時(shí)減1；按2次S1設定分鐘，此時(shí)S2、S3的作用同前；按3次S1則返回到初始狀態(tài)。根據這些功能，軟件設計由初始化、功能鍵處理、時(shí)間顯示、溫度測量及顯示等幾個(gè)部分組成。初始化部分完成單片機中斷、定時(shí)器、片內存儲單元和DS1629的初始配置；功能鍵處理部分則進(jìn)行鍵盤(pán)的掃描及相應的處理；時(shí)間及溫度顯示則是讀取DS1629的時(shí)間和溫度參數，進(jìn)行轉換后送出顯示。下面給出單片機對DS1629操作的程序段，假定單片機的P3.1接SDA，P3.0接SCL，設定DS1629的工作模式為單次轉換模式，禁止時(shí)鐘輸出，對溫度及時(shí)鐘均為高電平報警，則相應的程序段如下：
從前面的討論可以看出，DS1629給基于單片機的數字化溫度的測量與控制帶來(lái)了極大的方便，使得系統的設計大為簡(jiǎn)化，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
評論