單片機課程設(shè)計僅供參考排版一般內(nèi)容基本完整得分70

1、大 慶 石 油 學(xué) 院課 程 設(shè) 計課 程 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 題 目 溫度采集報警系統(tǒng)的設(shè)計 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級 電子05x班 學(xué)生姓名 xxx 學(xué)生學(xué)號 0 指導(dǎo)教師 2009年2月 日大慶石油學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 題目 溫度采集報警系統(tǒng)的設(shè)計 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 姓名 楊 光 學(xué)號 9 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等1、主要內(nèi)容：根據(jù)單片機課程所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合其他相關(guān)課程知識，設(shè)計一個溫度采集報警系統(tǒng)，以加深對單片機知識的理解，鍛煉實踐動手能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計和工作打下堅實基礎(chǔ)。2、基本要求： 本設(shè)計以MCS-51系列單片機為核心，采用

2、常用電子器件設(shè)計。要求可以顯示被測的溫度并存儲，可以設(shè)置報警溫度，到達報警溫度時聲光報警。3、主要參考資料： 1 張毅坤,陳善久.單片微型計算機原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002. 2 張友德,趙志英,徐時亮.單片微機原理應(yīng)用與實驗M.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2000. 3 蔡美琴,張為民,沈新群,張榮娟.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,1992.完成期限 2007年3月9日 指導(dǎo)教師 專業(yè)負責(zé)人 2007年3 月2日目 錄第1章 系統(tǒng)設(shè)計11.1溫度采集報警系統(tǒng)1第2章 硬件設(shè)計22.1測溫和控制電路22.2 顯示控制電路52.3 聲光報警電路6第

3、3章 軟件設(shè)計8總結(jié)9參考文獻10附錄1 整體電路圖11附錄2 源程序12第1章 系統(tǒng)設(shè)計1.1溫度采集報警系統(tǒng)如圖1.1所示為溫度采集報警系統(tǒng)框圖。該課程設(shè)計將以單片機控制的溫度采集系統(tǒng)為主，利用單片機完成對溫度的檢測，實現(xiàn)安全溫度內(nèi)正常顯示溫度值，超出設(shè)定的溫度上限則進行聲光報警。系統(tǒng)在溫度采集時主要應(yīng)用了DS18B20芯片，該器件經(jīng)過初始化后單片機首先進行ROM匹配，當(dāng)受到測溫器件發(fā)回的信號時證明該器件正常工作，接著單片機發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令進行溫度采集，測溫的精確度很高，可以精確到小數(shù)點后四位。設(shè)計中還應(yīng)用了HD7279芯片進行數(shù)碼管顯示的驅(qū)動，一共應(yīng)用了6位數(shù)碼管。報警電路采用由NE55

4、5所組成多諧振蕩電路。聲光報 警電路控制電路測溫電路顯示電路顯示控制電路 圖1.1系統(tǒng)框圖第2章 硬件設(shè)計2.1測溫和控制電路(1) 測溫測溫使用的DS18B20是典型的應(yīng)用單總線技術(shù)的器件。1-wire單總線是Maxim全資子公司Dallas的一項專有技術(shù)。與目前多數(shù)標準串行數(shù)據(jù)通信方式，如SPI/I2C/MICROWIRE不同，它采用單根信號線，既傳輸數(shù)據(jù)位，又傳輸數(shù)據(jù)位的定時同步信號，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。大多數(shù)1-wire器件不需要額外的供電電源，可直接從單總線上獲得足夠的電源電流（即寄生供電方式）。它具有節(jié)省I/O口線資源、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。1-wir

5、e單總線適用于單個主機系統(tǒng)，能夠控制一個或多個從機設(shè)備。當(dāng)只有一個從機位于總線上時，系統(tǒng)可按照單節(jié)點系統(tǒng)操作；而當(dāng)多個從機位于總線上時，則系統(tǒng)按照多節(jié)點系統(tǒng)操作。為了較為全面地介紹單總線系統(tǒng)，將系統(tǒng)分為三個部分討論：硬件結(jié)構(gòu)、命令序列和信號方式（信號類型和時序）。硬件結(jié)構(gòu)：顧名思義，單總線只有一根數(shù)據(jù)線。設(shè)備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口，連接至該數(shù)據(jù)線，這樣允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時釋放數(shù)據(jù)總線，以便總線被其它設(shè)備所使用。單總線端口為漏極開路，其內(nèi)部等效電路如圖1所示。單總線要求外接一個約5k的上拉電阻；這樣，單總線的閑置狀態(tài)為高電平。不管什么原因，如果傳輸過程需要暫時掛起，且要求傳輸

6、過程還能夠繼續(xù)的話，則總線必須處于空閑狀態(tài)。位傳輸之間的恢復(fù)時間沒有限制，只要總線在恢復(fù)期間處于空閑狀態(tài)（高電平）。如果總線保持低電平超過480s，總線上的所有器件將復(fù)位。另外，在寄生方式供電時，為了保證單總線器件在某些工作狀態(tài)下（如溫度轉(zhuǎn)換期間、EEPROM寫入等）具有足夠的電源電流，必須在總線上提供強上拉1。(2) 控制At89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機；片內(nèi)含有4k字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；器件采用AMTEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)；片內(nèi)置通用2位

7、中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。功能特性概述AT89S51提供以下標準功能:4k字節(jié)Flash閃速存儲器、128字節(jié)內(nèi)部RAM、32個I/O口線、兩個16位定時/計數(shù)器、1個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、一個全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，同時，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式；空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作一直到下個硬件復(fù)位2。引腳功能說

8、明 Vcc：電源電壓 GND：地 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口；作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或者程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用；在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時要求外接上拉電阻P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口；作輸入口

9、使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低會輸出一個電流。 Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址P2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；P2的輸出緩沖級可驅(qū)動個（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口；作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)；在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX RI）時，P2口線上的內(nèi)容（即特殊功能寄存器(SFR)區(qū)

10、中的R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變； Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。 P3口：P3口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；P2的輸出緩沖級可驅(qū)動個（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口；作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低會輸出一個電流。 P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能；如下表2-1所示： 表2-1端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD (串行輸出口)P3.2(外中斷0)P3.3(外中斷1)P3.4T0 (定時

11、/計數(shù)器0)P3.5T1 (定時/計數(shù)器1)P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復(fù)位輸入；當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)；即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的；要注意的是,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的

12、D0位置位，可禁止ALE操作，該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活，此外該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)該置ALE無效。EA/VPP：外部訪問允許；欲使CPU僅訪問外部程學(xué)存儲器（地址為0000H FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是，如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端的狀態(tài)3。 如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash存儲編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTML1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTML2: 振蕩

13、器反相放大器的輸出端。 圖2.1測溫和控制電路2.2 顯示控制電路HD7279A是一片具有串行接口的，可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管(或64個LED點陣)的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣。該芯片內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受16進制碼，HD7279A還同時具有2種譯碼方式，HD7279(A)還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。HD7279與單片機僅需4條接口線，其中CS為片選信號。當(dāng)MCU訪問HD7279時，應(yīng)將片選端置為低電平。DATA為串行數(shù)據(jù)/輸出端，當(dāng)向HD7279發(fā)送數(shù)據(jù)時，DATA為輸入端；當(dāng)HD7279A輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端。其特

14、點為：-串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動LED-各位獨立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性-（循環(huán)）左移/（循環(huán)）右移指令-具有段尋址指令，方便控制獨立LED-64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路-有DIP和SOIC兩種封裝形式供選擇圖2.2顯示控制電路2.3 聲光報警電路555集成定時器是一種模擬和數(shù)字電路相混合的集成電路。它結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途十分廣泛，可以組成多種波形發(fā)生器、多諧振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、報警電路、檢測電路、頻率變換電路等。555定時器的電路原理圖及管腳排列圖分別如圖2.3和2.4所示。5kW-¥+A1-¥+A2-15kW5kWRD-SD-QQ

15、UCC電源地WR485627圖2.3 555定時器的原理圖路3OUTGNDDISTLTHVC復(fù)位端輸出端高觸發(fā)端放電端低觸發(fā)端電壓控制端電源端T55512345678圖2.4 555定時器的引腳圖555含有兩個比較器A1、A2，其中5端為電壓控制端，通過外接一個參考電源，可以改變上、下觸發(fā)電位值，不用時，可通過一個0.01F旁路電容接地。4端為觸發(fā)器復(fù)位端，不用時應(yīng)接高電平?？傊?，555相當(dāng)于一個可用模擬電壓來控制翻轉(zhuǎn)的R-S觸發(fā)器。圖2.5就是用555構(gòu)成的多諧振蕩電路，產(chǎn)生的振蕩脈沖信號經(jīng)過三極管放大后驅(qū)動揚聲器報警，由單片機的P1.5端口輸出高電平發(fā)出報警。 圖2.5 報警電路第3章 軟

16、件設(shè)計該課程設(shè)計中主要利用了DS18B20芯片進行測溫，該芯片是單總線器件，顧名思義單總線只有一根數(shù)據(jù)線，因此在通信時時序就顯得十分重要，我們在編程時也要十分注意這一點。在程序中測溫時首先要對DS18B20進行初始化，初始化過程由單片機發(fā)出的復(fù)位脈沖和芯片響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準備就緒。由于總線上只掛接了一片測溫芯片，因此可直接跳過ROM匹配發(fā)出測溫命令。該設(shè)計可實時顯示溫度值，便于連續(xù)觀測。系統(tǒng)源程序見附錄2。軟件流程圖如下所示：啟動系統(tǒng)初始化DS18B20跳過ROM發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令并讀取溫度值顯示溫度值溫度是否大于50度聲光報警YN圖3.1 軟件流程圖

17、總結(jié)這次課程設(shè)計使我掌握了很多實踐知識，在老師和同學(xué)的幫助下對單片機有了進一步的了解。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，進而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。整個設(shè)計過程可以說不是很順利，因為有很多知識已經(jīng)淡忘，還有很多新的東西沒有掌握，所以這次設(shè)計在不斷的復(fù)習(xí)、學(xué)習(xí)中度過，使我受益匪淺，也使我對單片機的運用有了進一步的了解和掌握，也為今后的學(xué)習(xí)生活和工作打下良好的基礎(chǔ)。最后我要衷心感謝老師的辛勤指導(dǎo)，感謝幫助我同學(xué)。參考文獻1 張毅坤,陳善久.單片微型計算機原理及應(yīng)用M.西安:西安電子

18、科技大學(xué)出版社,2002.2 張友德,趙志英,徐時亮.單片微機原理應(yīng)用與實驗M.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2000.3 蔡美琴,張為民,沈新群,張榮娟.MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,1992.附錄1 整體電路圖附錄2 源程序TEMPH EQU 35HTEMPL EQU 34HDQ EQU P1.2 ;18B20BIT_COUNT EQU 30HTIMER EQU 31HTEN EQU 32HDATA_IN EQU 20H DATA_OUT EQU 21H TIMER1 EQU 33HDAT BIT P1.0CLK BIT P1.1CS BIT P1.3ORG 0000

19、HAJMP STARTORG 0003HLJMP INT0ORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HMOV P1,#11011101START:LCALL GET_TEMPERLCALL CHULI_1 ;36H-37H-38H存有溫度值LCALL DELAYLCALL DELAYSETB P1.4 ;報警燈滅CLR P1.5 ;報警鈴?fù)JMP START;-GET_TEMPER:SETB DQLCALL INIT_1820 ;復(fù)位MOV A,0CCH ;跳過ROMLCALL WRITE_1820MOV A,#44HLCALL WRITE_1820LCALL DELAYLCALL I

20、NIT_1820 ;復(fù)位MOV A,0CCH ;跳過ROMLCALL WRITE_1820MOV A,#0BEH ;讀取溫度值LCALL WRITE_1820LCALL READ_1820 ;29H(低),28H(高)RET;-INT0:PUSH PSWPUSH ACCMOV DATA_OUT,#15HLCALL SENDLCALL RECEIVESETB CSMOV R2,DATA_INPOP ACCPOP PSWRETI;-發(fā)射子程-SEND:MOV BIT_COUNT,#8CLR CSCALL LONG_DELAYSEND_LOOP:MOV C,DATA_OUT.7MOV DAT,CSE

21、TB CLKMOV A,DATA_OUTRL AMOV DATA_OUT,ACALL SHOUT_DELAYCLR CLKCALL SHOUT_DELAYDJNZ BIT_COUNT,SEND_LOOPCLR DATRET;-RECEIVE:MOV BIT_COUNT,#8SETB DATCALL LONG_DELAYRECEIVE_LOOP:SETB CLKCALL SHOUT_DELAYMOV A,DATA_INRL AMOV DATA_IN,AMOV C,DATMOV DATA_IN.0,CCLR CLKCALL SHOUT_DELAYDJNZ BIT_COUNT,RECEIVE_LOO

22、PCLR DATRET;-LONG_DELAY:MOV TIMER,#25 ;50USDELAY_LOOP:DJNZ TIMER,DELAY_LOOPRETSHOUT_DELAY:MOV TIMER,#4 ;8USDELAY_LOOP1:DJNZ TIMER,DELAY_LOOP1RET;-處理的數(shù)據(jù)從36H 起始-CHULI_1:MOV 36H,#00HMOV 37H,#00HMOV 38H,#00HMOV C,28H.7JC FUSHUMOV TEMPH,28H ;高位MOV TEMPL,29H ;低位INC TEMPH ;修正S1:MOV A,36HADD A,#25HDA AMOV 3

23、6H,AMOV A,37HADDC A,#06HDA AMOV 37H,AMOV A,38HADDC A,#00HDA AMOV 38H,ADJNZ TEMPL,S1DJNZ TEMPH,S1LCALL DISPLAY_1RETFUSHU:MOV TEMPH,28HMOV TEMPL,29HXRL TEMPL,#0FFH ;變?yōu)樵aXRL TEMPH,#0FFHMOV A,TEMPLADD A,#01HMOV TEMPL,AMOV A,TEMPHADDC A,#00HMOV TEMPH,AINC TEMPH ;修正S2:MOV A,36HADD A,#25HDA AMOV 36H,AMOV A

24、,37HADDC A,#06HDA AMOV 37H,AMOV A,38HADDC A,#00HDA AMOV 38H,ADJNZ TEMPL,S2DJNZ TEMPH,S2LCALL DISPLAY_2RET;-復(fù)位子程序- INIT_1820:SETB DQNOPCLR DQ ;主機發(fā)出延時480微秒的復(fù)位低脈沖MOV R1,#3 TSR1: MOV R0,#80DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB DQ ;然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOV R0,#25H TSR2:JNB DQ,TSR3 ;等待DS18B20回應(yīng)DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ;延時 TS

25、R3:SETB F0 ;置標志位,表示DS1820存在LJMP TSR5 TSR4:CLR F0 ;清標志位,表示DS1820不存在LJMP TSR7 TSR5:MOV R0,#117TSR6:DJNZ R0,TSR6 ;時序要求延時一段時間TSR7:SETB DQRET;-;寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求) WRITE_1820:MOV R2,#8 ;一共8位數(shù)據(jù)CLR C WR1:CLR DQ ;置低電平，開始寫輸出MOV R3,#6DJNZ R3,$RRC AMOV DQ,CMOV R3,#23DJNZ R3,$SETB DQNOPDJNZ R2,WR1SETB DQRET;

26、-;讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) READ_1820:MOV R4,#2 ;將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOV R1,#29H ;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,#8 ;數(shù)據(jù)一共有8位 RE01:CLR CSETB DQNOPNOPCLR DQNOPNOPNOPSETB DQMOV R3,#9 RE10:DJNZ R3,RE10MOV C,DQMOV R3,#23 RE20:DJNZ R3,RE20RRC ADJNZ R2,RE01MOV R1,ADEC R1DJNZ R4,RE00R

27、ET;-顯示程序-DISPLAY_1:MOV DATA_OUT ,#0A4H ;復(fù)位LCALL SENDSETB CSMOV A,36HANL A,#0FHMOV R3,AMOV DATA_OUT,#10000000BLCALL SENDMOV DATA_OUT,R3LCALL SENDMOV A,36HSWAP AANL A,#0FHMOV R3,AMOV DATA_OUT,#10000001BLCALL SENDMOV DATA_OUT,R3LCALL SENDMOV A,37HANL A,#0FHMOV R3,AMOV DATA_OUT,#10000010BLCALL SENDMOV D

28、ATA_OUT,R3LCALL SENDMOV A,37HSWAP AANL A,#0FHMOV R3,AMOV DATA_OUT,#10000011BLCALL SENDMOV DATA_OUT,R3LCALL SENDMOV A,38HANL A,#0FHORL A,#80H ;DP=1MOV R3,AMOV DATA_OUT,#84HLCALL SENDMOV DATA_OUT,R3LCALL SENDMOV A,38HSWAP AANL A,#0FHMOV R3,AMOV DATA_OUT,#85HLCALL SENDMOV DATA_OUT,R3LCALL SEND;判斷是否報警，設(shè)為50度-38HMOV A,38HANL A,#0F0HSWAP AMOV R4,AMOV A,#00HBCD_H:ADD A,#0AHDJNZ R4,BCD_HMOV 40H,AMOV A,38HANL A,#0FHADD A,40HSUBB A,#32HJC JIXU ;判斷溫度CLR P1.4 ;報警燈亮SETB P1.5 ;報警JIXU: ;小于50度RET;-DISPLAY