畢業(yè)設(shè)計(jì)單片機(jī)以溫度計(jì)為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題：以溫度計(jì)為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院班級(jí)：3071姓名：張瑋唯學(xué)號(hào)：3072110103課題：以溫度計(jì)為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間必須接受的一項(xiàng)工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用工程的方法，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使學(xué)生通過(guò)綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熟悉應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：(1

2、)獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；(2)綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；(3)查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力；(4)工程繪圖的能力；(5)編寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。二、設(shè)計(jì)要求1總體要求(1)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)(2)繪制系統(tǒng)硬件總框圖(3)繪制系統(tǒng)原理電路圖(4)制定編寫(xiě)設(shè)計(jì)方案，編制軟件框圖，完成詳細(xì)完整的程序清單和注釋?zhuān)?5)制定編寫(xiě)調(diào)試方案，編寫(xiě)用戶(hù)操作使用說(shuō)明書(shū)(6)寫(xiě)出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)在完成以上文件過(guò)程所進(jìn)行的有關(guān)步驟如設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等作出說(shuō)明，并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)收獲和今

3、后研修方向。2具體要求本次工程實(shí)踐主要以單片機(jī)為基礎(chǔ)，進(jìn)行單片機(jī)軟件編程，目的是為了提高學(xué)生的軟件編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分，硬件及軟件部分，硬件部分已經(jīng)制作成功，學(xué)生只需要掌握其原理和焊接相應(yīng)的元器件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應(yīng)用場(chǎng)所即可，另外對(duì)所焊接的電路還需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，判斷是否有焊接錯(cuò)誤的地方或者短路的地方，對(duì)出現(xiàn)的異常情況要能夠根據(jù)現(xiàn)象判別原因，并具備解決問(wèn)題的能力，從而切實(shí)提高學(xué)生的硬件電子電路的分析、判斷能力。我們要完成的軟件編程任務(wù)主要包括以下幾點(diǎn)：1 ）、熟悉KeilC51編程平臺(tái)及Proteus仿真；2 ）、當(dāng)按下A按鍵，實(shí)現(xiàn)蜂鳴器或繼電器動(dòng)

4、作；3 ）、當(dāng)按下B按鍵，實(shí)現(xiàn)LED流水燈（循環(huán)顯示）；4 ）、當(dāng)按下C按鍵，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示（顯示內(nèi)容可以自己確定）；5）、當(dāng)按下D按鍵，就要實(shí)現(xiàn)顯示溫度到達(dá)一定值的時(shí)候報(bào)警。三、設(shè)計(jì)步驟3、1系統(tǒng)硬件總框圖圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖此次課程設(shè)計(jì)，AT89C52是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓,高性能CMOSW微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)此次課程設(shè)計(jì)的電子鐘就是由AT89C52單片機(jī)、時(shí)鐘電時(shí)&、報(bào)警電路，LED流水燈電路，動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路、音樂(lè)電路等組成。運(yùn)用匯編語(yǔ)言來(lái)控制

5、單片機(jī)AT89C52SE實(shí)現(xiàn)LED流水燈、報(bào)警器、動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示、電子音樂(lè)等功能，并在此基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用上述功能，實(shí)現(xiàn)電子鐘的設(shè)計(jì)（包括鍵盤(pán)、時(shí)鐘、顯示等），溫度測(cè)量控制系統(tǒng)（包括鍵盤(pán)、顯示、控制、報(bào)警等）。且本設(shè)計(jì)中的AT89C52單片機(jī)是整個(gè)工作過(guò)程的核心，是整個(gè)設(shè)計(jì)靈魂，它控制了脈沖時(shí)序的產(chǎn)生，顯示信號(hào)的發(fā)送控制顯示LED的選擇。同時(shí)也考慮到AT89C52單片機(jī)來(lái)制作電子時(shí)鐘其最大的好處就是可最大的調(diào)整時(shí)鐘使其準(zhǔn)確度更高。3、2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本實(shí)驗(yàn)有硬件和軟件兩部分組成。其中硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。它是由以單片機(jī)為核心，LED流水燈、蜂鳴器、數(shù)碼管等常用模塊組成。軟件設(shè)計(jì)則是根據(jù)

6、具體要求編寫(xiě)程序代碼調(diào)動(dòng)硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。-6D£Fb *:以!<TAS-aWT-:-pi.+，1，-f ija.APMSCF'L&f-£ll2ltWWDQ FE3.VXD1 *1祖川皿 PH*IX3P6g ROTAUT15S PI.Vj®X4TV1Z ,工好0 7Zj».1+UIVIXDO,1Q®njirnP3.<ra F3jm rzuaffW FJ.1HKTZSTTTNe FFFF 卡 FFFF 遭-mm£W8、圖2系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計(jì)圖3、2、1蜂鳴器模塊蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)蜂鳴器內(nèi)部電磁線(xiàn)圈，使

7、電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，由于單片機(jī)IO口輸出的電流較小，其TTL電平驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。以獲得較大的電流來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲響。再通過(guò)程序改變單片機(jī)對(duì)應(yīng)IO口輸出波形的頻率，就可以改變控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的曲調(diào)。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小。3、2、2LED流水燈模塊因?yàn)槲覀冇玫臄?shù)碼管是共陽(yáng)極，單片機(jī)不能直接接高電平驅(qū)動(dòng)LED燈，所以要用外加電源和分壓電阻來(lái)產(chǎn)生低電平驅(qū)動(dòng)燈亮。編程時(shí)按要求依次從低位到高位逐個(gè)變?yōu)榈碗娖剑却僭S時(shí)刻再變高，即可實(shí)現(xiàn)LED燈的流水式閃爍顯示。3、2、3數(shù)碼管模塊數(shù)

8、碼管有共陽(yáng)和共陰之分，我們?cè)囉玫氖枪碴?yáng)極數(shù)碼管。靜態(tài)顯示，原理簡(jiǎn)單，容易編程，但電路復(fù)雜占用的資源較多。動(dòng)態(tài)顯示電路，控制較難，但電路簡(jiǎn)單，在資源緊張時(shí)是首選。我們這里用的是動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃”a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起。通過(guò)片選的方式來(lái)選擇是那個(gè)數(shù)碼管顯示。表1字型共陽(yáng)極段碼字型共陽(yáng)極段碼014H525H10D7H624H24CH7857H345H804H487H905H3、2、4溫度報(bào)警模塊我們接P3.4,作為溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)，P3.4就變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)喇叭所接的

9、P3.0變?yōu)楦唠娖?，喇叭就?huì)響作為報(bào)警。當(dāng)溫度低于報(bào)警溫度時(shí)，P3.5就是高電平，這時(shí)P3.0就為低電平，所以喇叭就不響。3、3系統(tǒng)分步設(shè)計(jì)3、3、1蜂鳴器下圖為蜂鳴器電路圖4蜂鳴器電路本電路是通過(guò)一個(gè)PNP三極管9012來(lái)放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，如圖4蜂鳴器的正極接到VCC(+5V)電源上面，負(fù)極接到三極管的發(fā)射極，三極管的基極經(jīng)過(guò)限流電阻R11后由單片機(jī)的IO控制，當(dāng)輸出高電平時(shí)，三極管Q1截止，沒(méi)有電流流過(guò)線(xiàn)圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制IO口的P3.0輸出的電平高低來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉，P3.0是高電平蜂鳴

10、器發(fā)出聲音，P3.0是蜂鳴器關(guān)閉聲音，從而實(shí)現(xiàn)各種可能音響的產(chǎn)生。3、3、2LED流水燈如圖3所示,D1-D8連接到R1-R8這8個(gè)電阻，冉連接到單片機(jī)IO口P0,當(dāng)P0口某腳變低時(shí)，相應(yīng)的LED發(fā)光。只要我們讓程序按要求IO口中的P0.0-P0.7依次從逐個(gè)變低等待少許時(shí)刻再變高，這樣就實(shí)現(xiàn)流水燈效果。再改變延時(shí)時(shí)間，就能改變流水燈的流動(dòng)速度。圖3LED流水燈電路3、3、3數(shù)碼管顯示電路我們采用的是動(dòng)態(tài)顯示電路，字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，即同一時(shí)刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，所以只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺(jué)印象就會(huì)是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。

11、數(shù)碼管不同位顯示的時(shí)間間隔則是通過(guò)調(diào)整延時(shí)程序的延時(shí)長(zhǎng)短來(lái)完成。數(shù)碼管顯示的時(shí)間間隔也能夠確定數(shù)碼管顯示時(shí)的亮度，若顯示的時(shí)間間隔長(zhǎng)，顯示時(shí)數(shù)碼管的亮度將亮些，若顯示的時(shí)間間隔短，顯示時(shí)數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)的話(huà)，數(shù)碼管顯示時(shí)將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)電路：圖5為數(shù)碼管顯示電路圖5數(shù)碼管電路3、3、4溫度報(bào)警電路圖6溫度報(bào)警模塊圖用SW5充當(dāng)溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)，SW5閉合時(shí)，P3.0就是高電平，喇叭響，但溫度低于報(bào)警溫度時(shí)，SW5就斷開(kāi)，P3.0就是低電平，喇叭就不響了。3、3、5AT89C52AT89C521此次課程設(shè)計(jì)的核心部分。其管腳圖如下:16圖10

12、AT89C52t腳圖AT89C521低功耗、高性能的CMOS8單片機(jī)。片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲(chǔ)器,且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫(xiě)或用編程器編程。另外，AT89C52勺指令系統(tǒng)和引腳與80C52完全兼容。AT89C52&管腳功能如下：VCC供電電壓；GND接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門(mén)電流。；P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流；P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)

13、，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流；P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能：P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（用行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）;P3.3是/INT1（外部中斷1）;P3.4是TO（記時(shí)器0外部輸入）；P3.5是T1（記時(shí)器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）；P3.7是/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST卻兩個(gè)機(jī)器周期白高

14、電平時(shí)間。ALE/PROG當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2來(lái)自反向振蕩器的輸出。四、軟件單元設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖4.2 程序清單軟件設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言：ORG7000H;程序執(zhí)行開(kāi)始地址LJMPSTART;跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)start執(zhí)

15、行ORG8100HSTART:LCALLKEY;調(diào)用按鍵子程序AJMPSTARTKEY: MOV P1,#0F0H MOV A,P1 MOV B,A ACALL DELAY2 MOV A,P1 CJNE A,B,K4 CJNE A,#0E0H,K1 AJMP KEYAK1:CJNE A,#0D0H,K2AJMP KEYBK2:CJNE A,#0B0H,K3AJMP KEYC 序K3:CJNE A,#070H,K4AJMP KEYDK4:RET;單片機(jī)按鍵口置位判斷是否有鍵按下，沒(méi)有則轉(zhuǎn)移判斷KEYA鍵是否按下，沒(méi)有則轉(zhuǎn)移KEYA鍵按下，執(zhí)行揚(yáng)聲器子程序判斷KEYB鍵是否按下，沒(méi)有則轉(zhuǎn)移KEYB

16、鍵按下，執(zhí)行流水燈子程序判斷KEYC鍵是否按下，沒(méi)有則轉(zhuǎn)移KEYC鍵按下，執(zhí)行數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示子程判斷KEYD鍵是否按下，沒(méi)有則轉(zhuǎn)移KEYD鍵按下，執(zhí)行速度里程表子程序;*揚(yáng)聲器*KEYA:MOVR5,#0FFHSETBP3.0DJNZR5,$MOVR6,#0FFHCLRP3.0DJNZR6,$RET；*流水燈*KEYB:MOVP2,#11111110BLCALLDELAY1MOVP2,#11111101BLCALLDELAY1MOVP2,#11111011BLCALLDELAY1MOVP2,#11110111BLCALLDELAY1MOVP2,#11101111BLCALLDELAY1MOVP

17、2,#11011111BLCALLDELAY1MOVP2,#10111111BLCALLDELAY1MOVP2,#01111111BLCALLDELAY1SETBP2.7RET；數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示KEYC:CLRP1.0MOVP0,#0F9HSETBP1.3ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.3MOVP0,#0A4HSETBP1.2ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.2MOVP0,#0B0HSETBP1.1ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.1MOVP0,#99HSETBP1.0ACALLDELAY2RET；智能溫度計(jì)KEYD:KD:JB

18、P35KASJMPKDKA:MOVR5,#0FFHSETBP3.0DJNZR5,$MOVR6,#0FFHCLRP3.0DJNZR6,$RETDELAY1:MOVR7,#25;延時(shí)0.5sDL1:MOVR6,#100DL2:MOVR5,#100DJNZR5,$DJNZR6,DL2DJNZR7,DL1RETDELAY2:MOVR4,#10;延時(shí)2msDL3:MOVR3,#100DJNZR3,$DJNZR4,DL3RET；END五、設(shè)計(jì)調(diào)試調(diào)試應(yīng)由硬件調(diào)試和軟件調(diào)試量部分組成。在調(diào)試時(shí)必須先硬、軟件分別調(diào),再硬軟間結(jié)合調(diào)的宗旨。我們用Proteus仿真軟件來(lái)代替硬件仿真，用Proteus畫(huà)好仿真圖，

19、再將軟件調(diào)試的結(jié)果燒進(jìn)去軟件調(diào)試：首先是對(duì)各個(gè)子程序設(shè)計(jì)的調(diào)試，確保每個(gè)子程序的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象符合編寫(xiě)的要求。然后對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試，將所有的程序進(jìn)行整和，會(huì)出現(xiàn)程序的混亂的問(wèn)題，則必須修改調(diào)用名稱(chēng)，同時(shí)可統(tǒng)一延時(shí)子程序，減少不必要的程序語(yǔ)句。將所有修改完畢后，編譯無(wú)錯(cuò)誤。按照此次課程設(shè)計(jì)的要求調(diào)試過(guò)程如下：按鍵KEY0,KEY1,KEY2,KEY3分別對(duì)應(yīng)蜂鳴器，LED流水燈，數(shù)碼管，音樂(lè)四個(gè)功能。1、蜂鳴器測(cè)試通過(guò)按按鍵KEY0聽(tīng)到蜂鳴器發(fā)出“嘀”，“嘀”的響聲；與相應(yīng)的程序代碼相比較，結(jié)果正確。2、LEM水燈測(cè)試通過(guò)按按鍵KEY1觀察到LED流水燈顯示，并循環(huán)2次；與相應(yīng)的程序代碼相比較，結(jié)果正確。3 、數(shù)碼管測(cè)試通過(guò)按按鍵KEY2觀察到數(shù)碼管從“1000”開(kāi)始計(jì)時(shí)，依次顯示“1001”,“100