嚴(yán) 航

(十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系,湖北十堰442000)

DS18B20在車載時鐘系統(tǒng)中的應(yīng)用

嚴(yán) 航

(十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系,湖北十堰442000)

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)消費的快速發(fā)展,將電子產(chǎn)品加載到汽車上已逐漸成為汽車后市場的首選新裝備,本文側(cè)重研究具有系統(tǒng)穩(wěn)定性與實時信息數(shù)據(jù)處理精確性的車載時鐘控制系統(tǒng),將DS18B20應(yīng)用于傳統(tǒng)的車載時鐘系統(tǒng),通過單片機實現(xiàn)控制,在Proteus仿真平臺驗證了系統(tǒng)運行的準(zhǔn)確性與可靠性。系統(tǒng)硬件簡單可靠,成本低,軟件編程容易,可方便地移植。

DS18B20;車載時鐘系統(tǒng);單片機

0 引言

現(xiàn)在汽車在傳統(tǒng)的安全舒適的基礎(chǔ)上,越來越強調(diào)功能的多樣實用,其中溫度是個必不可少的環(huán)境參數(shù),傳統(tǒng)的車載時鐘僅僅實現(xiàn)當(dāng)前時間的顯示,本系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),采用STC89系列單片機作為系統(tǒng)核心器件,通過串行時鐘芯片DS1302完成時間采集,采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20完成當(dāng)前實時溫度的獲取,顯示部件利用液晶實現(xiàn),能夠顯示當(dāng)前時間、日期、溫度,除此以外,還能根據(jù)實際需要即時調(diào)節(jié)。整個設(shè)計系統(tǒng)功能穩(wěn)定,本系統(tǒng)不僅可在汽車內(nèi)部應(yīng)用,在擴展相應(yīng)電路以后,還可移植到其他智能電器的控制系統(tǒng)中,經(jīng)濟實用。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能,硬件電路的設(shè)計主要分為控制環(huán)節(jié)的單片機最小系統(tǒng)單元、時鐘獲取單元和溫度采集單元;調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的按鍵調(diào)整單元;顯示環(huán)節(jié)的液晶LCD顯示單元。系統(tǒng)工作的原理框圖如圖1所示。

圖1 車載時鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 系統(tǒng)MCU控制單元

系統(tǒng)采用STC89C52RC單片機芯片作為主控芯片,STC89系列單片機最高時鐘頻率90MHz,低功耗,內(nèi)部配有1K的RAM存儲器,擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash,具有SPI、增強型UART、PCA,另外它還具有掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器等功能,使得STC單片機作為主控芯片在眾多嵌入式控制系統(tǒng)得到應(yīng)用[4]。硬件具體控制電路如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)MCU控制硬件電路圖

1.2 系統(tǒng)時間單元

時鐘電路由DS1302芯片作為采集芯片構(gòu)成。DS1302是美國Dallas公司的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘,芯片正常工作電壓為2.5V～5.5V,在完成年、月、日、時、分、秒等當(dāng)前計時外,同時還帶有閏年補償功能,根據(jù)實際年份自動轉(zhuǎn)換閏年。芯片自帶電源供電,保證了系統(tǒng)斷電時仍能完成時間計時,時間獲取環(huán)節(jié)外接32768Hz晶振,分別通過RST、SCLK和I/O等3根數(shù)據(jù)線與MCU連接。具體的電路如圖3所示。

圖3 DS13012時間采集硬件電路

1.3 系統(tǒng)溫度采集單元

本系統(tǒng)的溫度采集通過美國DALLAS公司的DS18B20實現(xiàn)。該器件采用獨特的單線接口方式,支持一主多從連接,即一個主控芯片和多個DS18b20通過一條總線通信,實現(xiàn)多點測溫,即該傳感器在與微處理器連接時僅需要一條端口線即可實現(xiàn)雙向通訊,正常工作電源為3～5V,測溫范圍-55℃～+125℃,分辨率可達(dá)到0.0675℃,并且同時在使用中不需要任何外圍元件,測量結(jié)果可以根據(jù)情況選擇以9～12位數(shù)字量方式串行傳送。芯片耐磨耐碰,體積小,使用方便,適用于在各種狹小空間環(huán)境里實現(xiàn)數(shù)字測溫。

1.4 系統(tǒng)液晶顯示單元

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要,顯示環(huán)節(jié)顯示內(nèi)容包括:年、月、日、星期、陰歷、溫度、時間等,并且需要顯示數(shù)字與對應(yīng)漢字,因而系統(tǒng)選用顯示容量為128×64的SMG12864ALCM液晶模塊,芯片正常工作電壓4.8～5.2V,工作電流5.1mA,具體電路如圖4。

圖4 液晶顯示環(huán)節(jié)硬件電路

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)利用單片機作為核心,因此主要對其進(jìn)行軟件編程。匯編語言語法簡單,但實現(xiàn)如此功能程序會很繁瑣,可讀性差。C51相對簡潔,可讀性較好,所以本系統(tǒng)使用C51編程。

軟件按照系統(tǒng)硬件系統(tǒng)分模塊設(shè)計,由系統(tǒng)初始化模塊、時間獲取模塊、溫度采集模塊、液晶顯示模塊等部分組成,本文給出系統(tǒng)部分程序流程圖,如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)部分軟件設(shè)計流程圖

3 調(diào)試仿真結(jié)果

本系統(tǒng)設(shè)計過程中,經(jīng)過軟硬件調(diào)試,能夠準(zhǔn)確地顯示日期和溫度,按鍵可調(diào)整時間,達(dá)到了設(shè)計的要求,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性好,計時準(zhǔn)確,使用壽命長,具有一定的實用性,系統(tǒng)在ProteusISIS中的仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)仿真效果

4 結(jié)論

從仿真效果看,本系統(tǒng)工作正常,顯示效果好,對傳統(tǒng)車載時鐘系統(tǒng)的功能有很大改進(jìn)。系統(tǒng)遷移性強,在增加部分功能電路后,還可將本系統(tǒng)作為車內(nèi)溫度控制及檢測儀表系統(tǒng)的主控系統(tǒng)應(yīng)用。

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Application of DS18B20 in Vehicle Clock Control System

YAN Hang
(Dept.of Electronics Eng.,Shiyan Technical Institute,Shiyan 442000,China)

With rapid development and consumption in automobile industry in china,it is the first choice to add microelec-tronics technology to vehicles.This paper focuses on an accurate clock control system with stability and real-time informationprocessing.DS18B20,controlled by MCU,is applied to the traditional vehicle clock system.And the system accuracy andreliability is verified on Proteus simulation platform.This system hardware is simple and reliable together with low cost;thesoftware programming is easy and can be easily portable.

DS18B20;vehicle clock control system;MCU

TP368.2

A

1008-4738(2011)01-0107-03

2010-09-10

嚴(yán) 航(1977-),男,十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系講師,工程碩士。