严 航

(十堰职业技术学院电子工程系,湖北十堰442000)

DS18B20在车载时钟系统中的应用

严 航

(十堰职业技术学院电子工程系,湖北十堰442000)

随着我国汽车产业生产消费的快速发展,将电子产品加载到汽车上已逐渐成为汽车后市场的首选新装备,本文侧重研究具有系统稳定性与实时信息数据处理精确性的车载时钟控制系统,将DS18B20应用于传统的车载时钟系统,通过单片机实现控制,在Proteus仿真平台验证了系统运行的准确性与可靠性。系统硬件简单可靠,成本低,软件编程容易,可方便地移植。

DS18B20;车载时钟系统;单片机

0 引言

现在汽车在传统的安全舒适的基础上,越来越强调功能的多样实用,其中温度是个必不可少的环境参数,传统的车载时钟仅仅实现当前时间的显示,本系统在此基础上对系统进行改进,采用STC89系列单片机作为系统核心器件,通过串行时钟芯片DS1302完成时间采集,采用单总线数字温度传感器DS18B20完成当前实时温度的获取,显示部件利用液晶实现,能够显示当前时间、日期、温度,除此以外,还能根据实际需要即时调节。整个设计系统功能稳定,本系统不仅可在汽车内部应用,在扩展相应电路以后,还可移植到其他智能电器的控制系统中,经济实用。

1 系统硬件电路设计

根据系统功能,硬件电路的设计主要分为控制环节的单片机最小系统单元、时钟获取单元和温度采集单元;调节环节的按键调整单元;显示环节的液晶LCD显示单元。系统工作的原理框图如图1所示。

图1 车载时钟系统结构图

1.1 系统MCU控制单元

系统采用STC89C52RC单片机芯片作为主控芯片,STC89系列单片机最高时钟频率90MHz,低功耗,内部配有1K的RAM存储器,拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash,具有SPI、增强型UART、PCA,另外它还具有掉电后中断可唤醒、看门狗定时器等功能,使得STC单片机作为主控芯片在众多嵌入式控制系统得到应用[4]。硬件具体控制电路如图2所示。

图2 系统MCU控制硬件电路图

1.2 系统时间单元

时钟电路由DS1302芯片作为采集芯片构成。DS1302是美国Dallas公司的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟,芯片正常工作电压为2.5V～5.5V,在完成年、月、日、时、分、秒等当前计时外,同时还带有闰年补偿功能,根据实际年份自动转换闰年。芯片自带电源供电,保证了系统断电时仍能完成时间计时,时间获取环节外接32768Hz晶振,分别通过RST、SCLK和I/O等3根数据线与MCU连接。具体的电路如图3所示。

图3 DS13012时间采集硬件电路

1.3 系统温度采集单元

本系统的温度采集通过美国DALLAS公司的DS18B20实现。该器件采用独特的单线接口方式,支持一主多从连接,即一个主控芯片和多个DS18b20通过一条总线通信,实现多点测温,即该传感器在与微处理器连接时仅需要一条端口线即可实现双向通讯,正常工作电源为3～5V,测温范围-55℃～+125℃,分辨率可达到0.0675℃,并且同时在使用中不需要任何外围元件,测量结果可以根据情况选择以9～12位数字量方式串行传送。芯片耐磨耐碰,体积小,使用方便,适用于在各种狭小空间环境里实现数字测温。

1.4 系统液晶显示单元

根据系统设计需要,显示环节显示内容包括:年、月、日、星期、阴历、温度、时间等,并且需要显示数字与对应汉字,因而系统选用显示容量为128×64的SMG12864ALCM液晶模块,芯片正常工作电压4.8～5.2V,工作电流5.1mA,具体电路如图4。

图4 液晶显示环节硬件电路

2 系统软件设计

本系统利用单片机作为核心,因此主要对其进行软件编程。汇编语言语法简单,但实现如此功能程序会很繁琐,可读性差。C51相对简洁,可读性较好,所以本系统使用C51编程。

软件按照系统硬件系统分模块设计,由系统初始化模块、时间获取模块、温度采集模块、液晶显示模块等部分组成,本文给出系统部分程序流程图,如图5所示。

图5 系统部分软件设计流程图

3 调试仿真结果

本系统设计过程中,经过软硬件调试,能够准确地显示日期和温度,按键可调整时间,达到了设计的要求,系统结构简单,稳定性好,计时准确,使用寿命长,具有一定的实用性,系统在ProteusISIS中的仿真结果如图6所示。

图6 系统仿真效果

4 结论

从仿真效果看,本系统工作正常,显示效果好,对传统车载时钟系统的功能有很大改进。系统迁移性强,在增加部分功能电路后,还可将本系统作为车内温度控制及检测仪表系统的主控系统应用。

[1]董继承,黄 宇.带时钟的数字温度计的设计与制作

[J].中国信息科技,2007(8):35-36.

[2]王晨光,孙运强.串行时钟芯片DS130在温度测量记录仪表中的应用[J].电子测试,2008(10):22-23.

[3]卢艳军.单片机基本原理及应用系统[M].北京:机械工业出版社,2005:218-221.

[4]赵佩华.DS18B20在单片机温度测控中的应用[J].上海电机学院学报,2008(11):27-28.

[5]隋明发,王大志.利用DS1302实现时问锁定及密码保护功能[J].单片机与嵌入式系统应用,2007(12):41-42.

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

严 航(1977-),男,十堰职业技术学院电子工程系讲师,工程硕士。