天大自動化智能溫度巡檢儀

1、智能裝置課程設計指導書一、設計題目 智能溫度巡檢儀二、設計目的1. 深入了解PIC16F877單片機的工作原理，熟練掌握匯編語言程序設計方法，熟練使用MPLAB-ICD仿真器及MPLAB-IDE仿真調試軟件。2. 通過該課程設計使學生初步掌握以單片機為核心的智能裝置設計的簡單原則、步驟和方法。3. 熟悉智能裝置設計中有關的硬件設計調試，如人機界面等。4. 熟悉智能裝置設計中相關軟件的設計、編程和調試。三、設計內容1. 以16F877單片機為核心，結合給出的其他原器件和實驗系統(tǒng)原有的內容設計智能溫度巡檢儀硬件電路。2. 利用實驗板上的半導體溫度傳感器和兩個可調電位器提供的信號作為溫度信號，溫度傳

2、感器按其原理進行采集，電位器1-5v代表0-500。1v以下是出錯3. 將采集的溫度值循環(huán)顯示在LED數(shù)碼管上，每隔20S顯示一路，利用放光二極管做通道指示。4. 可選擇一個獨立按鍵進行通道切換，其余三個獨立按鍵進行每個通道上下限報警值設定。5. 利用EEPROM保存上下限報警值（選作）四、設計要求1. 根據(jù)實驗指導書的設計內容及和智能裝智實驗系統(tǒng)所給出的元件，設計智能溫度顯示儀的硬件原理圖。2. 按照設計好的硬件原理圖在實驗系統(tǒng)上用導線搭建硬件電路。3. 用萬用表檢查硬件電路連接是否正確，檢查無誤后上電并編制簡單的測試程 序分步調試各部分功能。4. 在各部分功能實現(xiàn)后，編制完整的智能溫度顯示

3、儀系統(tǒng)軟件，并進行軟硬件聯(lián)調，直到達到設計要求。5. 按照設計內容要求測試儀表誤差并做分析，給出儀表精度，完成后由教師進行驗收檢查。五、實驗設備1. MPLAB-ICD模塊與仿真頭2. 智能裝置實驗系統(tǒng)3. 安裝了MPLAB-IDE開發(fā)軟件的計算機4. 數(shù)字萬用表5. 導線若干六、實驗項目 1. 設計智能溫度顯示儀硬件電路 采用16F877單片機，利用實驗板上提供的TMP36溫度傳感器模擬溫度采集。利用實驗板上的可調電位器模擬溫度采集。電位器輸出電壓為1-5VDC，對應的溫度范圍為0-100度，1v以下是出錯。 采集的溫度值循環(huán)顯示在液晶顯示器上，每隔20S顯示一路。 可選擇一個按鍵進行不同通

4、道溫度定點顯示切換。2. 硬件電路連接與檢查 將設計好的電路由指導老師檢查完畢后，在實驗板上用導線將實際的電路連接出來。 接線完成后對照原理圖用萬用表逐根連線檢查電路連接是否正確，特別是電源VCC和VDD有無短路。 檢查無誤后連接仿真頭后通電。 3. 編制軟件對硬件電路分步調試 首先對顯示電路調試，編制簡單的程序實現(xiàn)將固定單元的數(shù)在液晶顯示。 編制A/D轉換程序，實現(xiàn)對模擬電壓進行轉換，并將結果在液晶上顯示出來。 編制簡單的按鍵掃描程序，檢查按鍵的硬件連接是否正確。 每部分編制結束并調試通過后，與前面的程序依次連接成大程序并調試出結果，最終完成整個程序的編制與調試。3. 儀表軟硬件聯(lián)調實現(xiàn)要求

5、的功能 將各部分程序進行組合，逐項實現(xiàn)設計要求的功能。 功能完成后用萬用表對照液晶的顯示數(shù)據(jù)上、下量程各取10個點檢查顯示誤差并分析。 編制儀表的使用說明。 將誤差分析結果、使用說明及運行中的實驗板經指導教師驗收合格后，完成課程設計。七、課程設計報告要求1. 課程設計的題目、目的、內容與要求。2. 簡單介紹使用的儀器設備與元器件的工作原理。3. 提交完整的硬件原理接線圖，并介紹硬件設計的思路。4. 調試的步驟及調試過程中出現(xiàn)的問題和解決的方法。5. 軟件設計流程圖及帶注釋的全部程序的清單。6. 完成后的智能溫度顯示儀的功能操作說明。7. 測試儀表精度的原始數(shù)據(jù)及誤差分析。8. 課程設計中的心得

6、體會、收獲。八、思考題1. 智能裝置的實際測量精度受哪些因素影響？2. 系統(tǒng)軟件中中斷的設計應該注意哪些方面？3. 簡要介紹智能裝置硬件、軟件設計的思路及要點。附錄一 仿真模塊的連接與仿真軟件的使用1. 連接硬件（1）如圖1所示，將扁平電纜連接到MPLAB-ICD模塊和仿真頭之間，在將仿真頭插入到演示板的40芯IC插座里，將USB專用電纜連在PC機和模塊之間。圖1 硬件連接圖（2）將9V穩(wěn)壓電源一端插入DEMO板上的電源插口上，另一端插入電源插座。2. 連接MPLAB-IDE和MPLAB-ICD模塊（1）雙擊桌面上的MPLAB圖標，進入MPLAB-IDE界面（2）選擇Debugger>&

7、gt;Select Tool>>對話框中的MPLAB-ICD2確認后，輸出界面顯示Connecting to MPLAB ICD 2，MPLAB ICD 2 ready for next operation表示連接成功3. 建立新項目（1）選擇Project>> Project Wizard，按照下面步驟完成項目的建立（2）器件選擇PIC16F877（3）項目建立在D: ZN目錄下，并命名，然后點擊保存，項目自動以*.mcp保存注意：文件名不要包含中文 （4）step4中Add existing files to your project不添加，直接點擊下一步，完成項目

8、建立，項目建立后出現(xiàn)*.mcw 窗口如圖4. 編輯匯編文件、設置工作方式（1）File>>new建立一個Untitled文件,鍵入程序，然后選擇File>>Save,在D:ZN中保存成*.asm文件,該文件與項目文件同名，并與項目文件保存在同一路徑下。注意：程序以大寫字母輸入 （2）再次檢查Debugger>>Select Tool>>對話框中的MPLAB-ICD2確認后，輸出界面顯示MPLAB ICD 2 ready for next operation表示連接成功5、給項目添加匯編文件并編譯（！）在Windows選項找到建好的*.mcw窗口選

9、中，在Source Files 單擊右鍵選擇Add Files，出現(xiàn)如圖對話框后，選中上面步驟編好的匯編文件*.asm后打開。 （2）編譯匯編文件：選擇Project>>Build All,或直接點擊圖示圖標直接編譯。編譯出現(xiàn)Absolute or Relocatable選項欄，選擇Relocatable（3）完成編譯后。如果程序沒有語法錯誤，輸出窗口中將出現(xiàn)BUILD SUCCEEDED字樣，否則可根據(jù)提示修改程序中的錯誤，再重新編譯，直到編譯成功（4）設置工作方式：選擇Configure>>Configuration Bits選項，去掉勾選，按照下圖設置好工作方式后

10、，點擊勾選后關閉6. 仿真并運行程序（1）單擊Debugger>>Program 按鈕或直接點擊圖示圖標，將編譯好的程序寫入仿真頭上的單片機PIC16F877中。 （3）在輸出窗口出現(xiàn)MPLAB ICD 2 ready for next operation字樣后，選擇Debugger>> Run即可運行程序，也可以直接點擊如下圖標. （4）調試過程中，也可以使用單步運行或通過斷點設置來控制程序的進展。附錄二 TMP36溫度傳感器TMP36溫度傳感器特性：12.75.5V低電壓工作2確保0.5的精度（25）3.高精度±0.24.低功耗，小于0.5 µA

11、5.工作溫度范圍為-40到+125 在0時，傳感器輸出電壓為0.5V；在25時輸出電壓為750mV。溫度每增加1輸出電壓增加10mV，即：溫度的變化量與輸出電壓的增量成線性關系。根據(jù)此線性關系，可以由電壓計算得出溫度值。圖10 TMP36結構圖附錄三 MAX7219MAX7219為緊湊型、串行輸入輸出共陰極顯示驅動器。用來把微處理器接口到多達8位的7段數(shù)碼管顯示器、條形圖顯示或64個單個LED。其片內包含有一個BCD碼到B碼譯碼器、存儲每個數(shù)字的8*8固態(tài)RAM等。方便的3線串行接口可連接到各種微處理器上，各個數(shù)字可被尋址和更新，而不用重寫整個顯示器。1 管腳圖、典型應用圖與內部結構圖2 功能

12、表表1. 寄存器地址表表2. 功能描述功能D7D6D5D4D3D2D1D0HEX譯碼方式(Decode Mode)每1位均可選擇譯碼方式為0位無譯碼,為1位B碼譯碼00-FF亮度控制(Intensity)分16級,1/32-31/32X0-XF掃描范圍(Scan Limit)數(shù)碼管的點亮范圍,從1個到8個X0X7關閉方式(Shutdown)高7位任意,D0=0掉電,D0=1正常顯示X0X1顯示測試(Display Test)測試方式不改變其他寄存器狀態(tài),點亮所有數(shù)碼管, D0=1測試方式,D0=0正常顯示X0X1表3. 顯示字型表(B碼譯碼方式無譯碼方式)表4 管腳說明管腳名稱功能1DIN串行數(shù)據(jù)輸入2, 3, 58,10, 11,DIG 0DIG 78位數(shù)碼管位驅動，關閉時，芯片內部將其輸出拉至高電平V+4、9GND地（兩個管腳必須相連）12LOAD,輸入數(shù)據(jù)鎖存，LOAD的上升沿，串行數(shù)據(jù)的最后16位被鎖存。13CLK串行時鐘輸入1417, 2023SEG ASEG G DP七段碼及小數(shù)點驅動，關閉時，芯片內部將段驅動輸出拉至地GND18ISET與地之間用電阻Rset連接，設置段電流的強弱19V+正電源，接5V24DOUT串行數(shù)據(jù)輸出，用于芯片級連3 控制時序時鐘輸入（CLK）最高