單片機課程設計98714

1、 課程設計報告 課 程 名 稱 單片機原理及接口技術課程設計院 部 名 稱 機電工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 09電氣 （單） 學 號 0904207014 姓 名 程艷 指 導 教 師 高峰 金陵科技學院教務處制目錄目錄2摘要21 概述31.1 課程設計的意義31.2 設計的任務和要求32 系統(tǒng)總體方案及硬件設計42.1數(shù)字溫度計設計方案分析4方案一42.1.2 方案二42.2系統(tǒng)總體設計42.3系統(tǒng)模塊6主控制器62.3.2 顯示電路6溫度傳感器7報警溫度電路83 系統(tǒng)軟件算法分析93.1主程序流程圖93.2讀出溫度子程序93.3溫度轉換命令子程序103.4 計算溫度子程序

2、113.5 顯示數(shù)據刷新子程序114 實驗仿真125 總結與體會14附錄：源程序15參考文獻18摘要隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經成為一種比較成熟的技術, 本文主要介紹了一個基于AT89C52單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，特別是數(shù)字溫度傳感器DS18B20 的數(shù)據采集過程。對各部分的電路也一一進行了介紹,該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)實現(xiàn)溫度采集和顯示，并有上下限報警溫度，它使用起來相當方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、

3、功耗低等優(yōu)適合于我們日常生活和工、農業(yè)生產中的溫度測量，也可以當作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。DS18B20 與AT89C52 結合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應用前景。關鍵詞： 單片機AT89C52 溫度傳感器數(shù)字溫度計DS18B201 概述1.1 課程設計的意義本次課程設計是在我們學過單片機后的一次實習，可增加我們的動手能力。特別是對單片機的系統(tǒng)設計有很大幫助。同時對畢業(yè)設計業(yè)起著很大的作用。1.2 設計的任務和要求1、基本范圍-30-302、精度誤差小于13、七段 數(shù)碼直讀顯示4、有溫度的上下限報

4、警功能2 系統(tǒng)總體方案及硬件設計2.1數(shù)字溫度計設計方案分析方案一由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D 轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D 轉換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應值的計算，感溫電路比較麻煩。而且在對采集的信號進行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。 方案二進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，電

5、路簡單，精度高，軟硬件都以實現(xiàn)，而且使用單片機的接口便于系統(tǒng)的再擴展，滿足設計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，費用較低，可靠性高，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。2.2系統(tǒng)總體設計溫度計電路設計總體設計方框圖如圖2.21 所示，總系統(tǒng)仿真如圖2.2系統(tǒng)仿真圖，控制器采用單片機AT89C52，溫度傳感器采用DS18B20，用3 個七段數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據實現(xiàn)溫度顯示。圖2.21 總體設計方框圖圖2.22 系統(tǒng)仿真圖2.3系統(tǒng)模塊系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、顯示電路、溫度傳感器等組成。主控制器單片機AT89C52 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足

6、電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用11.0592MMHZ。復位電路采用上電加按鈕復位。圖1 晶振電路圖2 復位電路 顯示電路顯示電路采用3個共陽極七段 數(shù)碼管，采用動態(tài)掃描的方式顯示。圖 數(shù)碼管顯示電路溫度傳感器DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 的性能特點如下：1、獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；2、多個DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網功

7、能3、無須外部器件；4、可通過數(shù)據線供電，電壓范圍為3.05.5；5、零待機功耗；6、溫度以或位數(shù)字；7、用戶可定義報警設置；8、報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；9、負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20 的1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET 管來完成對總線的上拉。當DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度A/D 轉換

8、操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。圖 溫度傳感器與單片機的連接報警溫度電路定時器每20ms檢測一次溫度，測量到在安全溫度范圍內發(fā)光二極管發(fā)出綠色光表示系統(tǒng)正常工作，當超過安全溫度工作范圍外發(fā)光二極管發(fā)出綠色光表示系統(tǒng)出現(xiàn)異常并報警。圖報警電路3 系統(tǒng)軟件算法分析系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據刷新子程序等。3.1主程序流程圖主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20 的測量的當前溫度值，其程序流程見圖3.1 所示。

9、圖3.1 主程序流程圖3.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM 中的9 字節(jié)，在讀出時需進行CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據的改寫。其程序流程圖如圖3.2 示圖3.2 讀溫度流程圖3.3溫度轉換命令子程序溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，在本程序設計中采用1ms 顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖3.3 所示圖3.3 溫度轉換流程圖3.4 計算溫度子程序計算溫度子程序將RAM 中讀取值進行BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖3.4 所示。圖3.4 計算溫度流程圖3.5 顯示數(shù)據刷新子程序顯示數(shù)據刷新子程序主要是對分離

10、后的溫度顯示數(shù)據進行刷新操作，當標志位位為1時將符號顯示位移入第一位。程序流程圖如圖3.5。圖3.5 顯示數(shù)據刷新流程圖4 實驗仿真進入protuse 后，連接好電路，并將程序下載進去。數(shù)碼管顯示溫度與傳感器的溫度相同。圖41 溫度顯示仿真屏幕顯示當前溫度為安全溫度正常工作，綠色二極管發(fā)光。屏幕顯示的溫度為安全溫度范圍之外，此時紅色二極管閃爍發(fā)光報警，表明系統(tǒng)出現(xiàn)異常，需要調整。5 總結與體會通過這次對數(shù)字溫度計的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于數(shù)字溫度計的原理與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再

11、實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。附錄：源程序/*/DS18B20報警實驗演示程序/使用單片機AT89C52 晶振：11.0592M/*/包含頭文件/*#include<reg52.h&

12、gt;/*/宏定義/*#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*/共陽極段碼表tab; 帶小數(shù)點的共陽極段碼表tab1； 警鈴編碼表Music_Girl;/*uchar code tab= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar code tab1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/*/定義全局變量/*sbit DQ=P23;/ds18b20與單片機連接口sbit seg0=P20;/小數(shù)位

13、sbit seg1=P21;/個位sbit seg2=P22;/十位sbit green=P24;sbit red =P25;sbit music=P36;/接蜂鳴器uchar data disdata4;uint tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負標志uchar max_tem=2;/溫度警戒值/*/延時函數(shù)，延時時間近似1ms/*void delay_ms(unsigned int ms)/延時1毫秒（不夠精確的）unsigned int i,j;for(i=0;i<ms;i+)for(j=0;j<110;j+);/*/延時函數(shù)，用于18b20時序控制/*

14、void delay_18B20(uint i)/延時1微秒 while(i-);/*/ 溫度顯示函數(shù)/ P0口顯示溫度十位，P1口顯示溫度個位，P2顯示溫度小數(shù)位/*void display(uchar a,uchar b,uchar c) /顯示十位P0=0xff;seg2=1;P0=taba;delay_ms(1);seg2=0;/顯示個位P0=0xff;seg1=1;P0=tab1b;delay_ms(1);seg1=0;/顯示小數(shù)位P0=0xff;seg0=1;P0=tabc;delay_ms(1);seg0=0; /*/DS18B20的復位函數(shù)，對DS18B20時序操作前都要閑復位

15、/*void ds1820rst()/*ds1820復位*/ unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ復位delay_18B20(4); /延時DQ = 0; /DQ拉低delay_18B20(100); /精確延時大于480usDQ = 1; /拉高delay_18B20(40); /*/DS18B20讀指令函數(shù) RAM指令/逐位讀取DS18B20轉化后的溫度值/*uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據*/uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; /給脈沖信號dat>>=1;DQ = 1; /給脈

16、沖信號if(DQ)dat|=0x80;delay_18B20(10);return(dat);/*/ DS18B20寫指令函數(shù) R0M指令/ 控制DS18B20做何操作/*void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據*/uchar i=0;for (i=8; i>0; i-)DQ = 0;DQ = wdata&0x01;delay_18B20(10);DQ = 1;wdata>>=1;/*/DS18B20轉化啟動函數(shù)/*void read_temp1()/*讀取溫度值并轉換*/EA=0; /關全局中斷，防止DS18B20的時序操作被打亂ds1820r

17、st(); ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號*/ds1820wr(0x44);/*啟動溫度轉換*/ds1820rst();EA=1; /*/DS18B20轉換溫度讀取函數(shù)，并轉化成實際溫度值/ 返回值： tvalue為實際溫度值/*unsigned int read_temp2() uchar a,b;EA=0;ds1820wr(0xcc);/*跳過讀序列號*/ ds1820wr(0xbe);/*讀取溫度*/ a=ds1820rd();b=ds1820rd();EA=1;tvalue=b;tvalue<<=8;tvalue=tvalue|a; if(tvalue<

18、;=0x07ff) tflag=0; else tvalue=tvalue+1;tflag=1; tvalue=tvalue*(0.625);/溫度值擴大10倍，精確到1位小數(shù)return(tvalue);/*/入口參數(shù)：tvalue/溫度值百十個位分離函數(shù) 存入disdata數(shù)組中/* void ds1820disp1()/溫度值顯示 disdata0=tvalue/1000;/百位數(shù) disdata1=tvalue%1000/100;/十位數(shù) disdata2=tvalue%100/10;/個位數(shù) disdata3=tvalue%10; /小數(shù)位/*/定時器初始化函數(shù)/*void init_t1() green=0; red=1; TH1=0XB7; TL1=0XFF;TR1=1;ET1=1;EA=1;/*/主函數(shù)/*void main() init_t1();while(1) red=1;read_temp1();/讀取溫度read_temp2();/讀取溫度ds1820disp1();/數(shù)值提取 display(disdata1,disdata2