嵌入式課程設計

-.z.-----總結資料嵌入式課程設計學院：計算機與通信工程學院專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級：物聯(lián)1501：王強**：41501602實驗日期：2017年12月25日實驗名稱：嵌入式課程設計實驗目的：以STC89開發(fā)板為硬件平臺，開發(fā)溫度采集、動態(tài)數(shù)碼管顯示、按鍵響應、與PC串口通訊的綜合程序，實現(xiàn)以下功能：1〕PC上的串口調試助手通過串口給STC89開發(fā)板發(fā)送"GetTemp〞命令。2〕STC89開發(fā)板從串口接收到"GetTemp〞命令后啟動溫度傳感器DS18B20的測溫程序獲取當前溫度，測試完成時將所測得溫度數(shù)據(jù)顯示在動態(tài)數(shù)碼管上。(動態(tài)數(shù)碼管在溫度獲取之前應該顯示"FFFFFFFF〞，只有在獲取溫度后才顯示溫度值)3〕動態(tài)數(shù)碼管顯示出溫度數(shù)據(jù)后，請通過按鍵觸發(fā)STC89開發(fā)板通過串口回送步驟2所測的溫度數(shù)據(jù)給PC上串口調試助手，同時恢復動態(tài)數(shù)碼管顯示為"FFFFFFFF〞。為保證每個同學的實驗都獨立完成，要求回送的數(shù)據(jù)包含自己的**，即如果你的**是20150809，當前溫度值是19.6攝氏度，則在PC上的串口調試助手應該顯示：20150809:19.6°C。硬件電路說明：1〕STC89處理器管腳和晶振電路2〕獨立按鍵獨立按鍵一共5個，分別連接在單片機的P3.0到P3.4口。去抖動的方式，我們采用軟件延時的方法。過程如下：先設置IO口為高電平〔一般上電默認就為高〕，讀取IO口電平確認是否有按鍵按下，如有IO電平為低電平后，延時幾個ms，再讀取該IO電平，如果任然為低電平，說明對應按鍵按下，執(zhí)行相應按鍵的程序。3〕DS18B20溫度傳感器局部DS18B20內部的低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數(shù)器1提供一頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。初始時，溫度存放器被預置成-55℃，每當計數(shù)器1從預置數(shù)開場減計數(shù)到0時，溫度存放器中存放的溫度值就增加1℃，這個過程重復進展，直到計數(shù)器2計數(shù)到0時便停頓。初始時，計數(shù)器1預置的是與-55℃相對應的一個預置值。以后計數(shù)器1每一個循環(huán)的預置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預置數(shù)也隨溫度相應變化。計數(shù)器1的預置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度存放器存放值增加1℃計數(shù)器所需要的計數(shù)個數(shù)。DS18B20內部的比擬器以四舍五入的量化方式確定溫度存放器的最低有效位。在計數(shù)器2停頓計數(shù)后，比擬器將計數(shù)器1中的計數(shù)剩余值轉換為溫度值后與0.25℃進展比擬，假設低于0.25℃，溫度存放器的最低位就置0；假設高于0.25℃，最低位就置1；假設高于0.75℃時，溫度存放器的最低位就進位然后置0。這樣，經(jīng)過比擬后所得的溫度存放器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表0.5℃，四舍五入最大量化誤差為±1/2LSB，即0.25℃。溫度存放器中的溫度值以9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余8位以二進制補碼形式表示溫度值。測溫完畢時，這9位數(shù)據(jù)轉存到暫存存儲器的前兩個字節(jié)中，符號位占用第一字節(jié)，8位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。DS18B20測量溫度時使用特有的溫度測量技術。DS18B20內部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號。當計數(shù)門翻開時，DS18B20進展計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內部還有斜率累加器，可對頻率的非線性度加以補償。測量結果存入溫度存放器中。一般情況下的溫度值應該為9位，但因符號位擴展成高8位，所以最后以16位補碼形式讀出。電路圖及管腳如下：4〕串口通信串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，此時只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和假設干控制信號線。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分S位才能傳送完畢。串行通信的必要過程是:發(fā)送時，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接收時，要把串行信號再變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計算機及其他設備處理。在串行通信中，收、發(fā)雙方對發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過編程可對單片機串行口設定為4種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率來決定。串行口的4種工作方式對應三種波特率。由于輸入的移位時鐘的來源不同，所以各種方式的波特率計算公式也不一樣，以下是4種方式波特率的計算公式。開發(fā)板的電路圖如下列圖5〕動態(tài)數(shù)碼管顯示數(shù)碼管的顯示原理是靠點亮內部的發(fā)光二極管來發(fā)光，下面就來我們講解一個數(shù)碼管是如何亮起來的。數(shù)碼管內部電路如下列圖所示，從右圖可看出，一位數(shù)碼管的引腳是10個，顯示一個8字需要7個小段，另外還有一個小數(shù)點，所以其內部一共有8個小的發(fā)光二極管，最后還有一個公共端，生產(chǎn)商為了封裝統(tǒng)一，單位數(shù)碼管都封裝10個引腳，其中第3和第8引腳是連接在一起的。而它們的公共端又可分為共陽極和共陰極，中間圖為共陰極內部原理圖，右圖為共陽極內部原理圖。上圖展出了常用的兩種數(shù)碼管的引腳排列和內部構造?？偹苤c亮發(fā)光二極管就是要給予它足夠大的正向壓降。所以點亮數(shù)碼管其實也就是給它內部相應的發(fā)光二極管正向壓降。如上圖左〔一共a、b、c、d、e、f、g、DP八段〕，如果要顯示"1〞則要點亮b、c兩段LED；顯示"A〞則點亮a、b、c、e、f、g這六段LED；動態(tài)顯示是多個數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺暫停作用使人看到多個數(shù)碼管同時顯示的效果。完整程序代碼：主程序文件main.c：-.z.#include"temp.h" //引用temp.h頭文件，包括一些有關溫度傳感器的函數(shù)#include"reg51.h" //引用reg51.h頭文件，說明引腳地址#defineGPIO_DIGP0 //將P0端口定義為GPIO_DIG#defineGPIO_LEDP2 //將P2端口定義為GPIO_LEDsbitLSA=P2^2; //位選，P2^2定義為LSAsbitLSB=P2^3; //同上位選定義變量sbitLSC=P2^4; //同上位選定義變量sbitK3=P3^2; //位選，P3^2定義為K3按鍵unsignedintdisp[8]={0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71}; //顯示FFFFFFFFunsignedcharcodeDIG_CODE[10]={0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f};//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的顯示碼unsignedcharcheck1[7]={'0','0','0','0','0','0','0'}; //用來存放串口通信傳送字符unsignedcharcheck2[7]={'G','e','t','T','e','m','p'}; //用來比擬串口通信傳送字符unsignedcharmessage[17]={'4','1','5','0','1','6','0','2',':','0','0','0','0','0','0','0','0'};//顯示**為41501602：unsignedcharDisplayData[8]; //用來存放要顯示的8位數(shù)的值unsignedcharKeyValue=0; //是否按下獨立按鍵的標志位voidDigDisplay(); //動態(tài)數(shù)碼管顯示函數(shù)voidUsartConfiguration(); //串口設置函數(shù)voidLcdDisplay(int); //數(shù)碼管顯示讀取到的溫度voidIntConfiguration(); //設置外部中斷voidDelay(unsignedintn); //延時函數(shù)voidTimer0Configuration(); //定時器初始設置voidCheckMessage(charm); //逐字檢查串口通信字符是否正確unsignedintflag=0; //數(shù)碼管顯示標志位unsignedintj=0; //用于CheckMessage逐字檢查發(fā)送字符unsignedcharNum=0; //動態(tài)數(shù)碼管位選/*******************************************************************************主函數(shù)模塊*******************************************************************************/voidmain() //主函數(shù){ unsignedinti; IntConfiguration(); //初始化外部中斷設置UsartConfiguration(); //初始化串口設置Timer0Configuration(); //初始化定時器設置while(1) { if(flag==1) //當flag為1時數(shù)碼管直接顯示當前溫度 {LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp()); //調用溫度傳感器函數(shù)并在數(shù)碼管顯示溫度 }if(flag==0) //當flag為0時數(shù)碼管顯示FFFFFFFF { for(i=0;i<8;i++) //循環(huán)給disp[]數(shù)組賦值 {disp[i]=0*71; //disp[i]賦值 } } }}/*******************************************************************************獨立按鍵模塊*******************************************************************************/voidIntConfiguration() //設置外部中斷{//設置INT0 IT0=1; //跳變沿觸發(fā)方式〔下降沿〕E*0=1; //翻開INT0的中斷允許。//設置INT1 IT1=1; //跳變沿觸發(fā)方式為下降沿E*1=1; //翻開INT1的中斷允許EA=1; //翻開總中斷}voidDelay(unsignedintn)//延時50us誤差0us {unsignedchara,b; for(;n>0;n--) { for(b=1;b>0;b--)for(a=22;a>0;a--); }}voidInt0() interrupt0 //外部中斷0的中斷函數(shù)K3按鍵中斷{ unsignedintk=0; Delay(1); //延時消抖if(K3==0) //如果K3按鍵被按下的話，動態(tài)數(shù)碼管就顯示FFFFFFFF { KeyValue=1; flag=0; for(k=0;k<17;k++) //逐字將message[]字符數(shù)組中字符送入SBUF { SBUF=message[k]; //將接收到的數(shù)據(jù)放入到發(fā)送存放器while(!TI); //等待發(fā)送數(shù)據(jù)完成TI=0; //去除發(fā)送完成標志位 }if(k==17) //如果message數(shù)組發(fā)送完畢就歸零準備下一次 {k=0; } } else KeyValue=0; //K3按鍵沒被按下的時候就一直保持當前狀態(tài)，顯示當前溫度}/*******************************************************************************串口通信模塊*******************************************************************************/voidUsartConfiguration() //串口設置{SCON=0*50; //設置為工作方式1 TMOD=0*20; //設置計數(shù)器工作方式2,也就是自動重裝模式PCON=0*80; //波特率加倍TH1=0*F3; //計數(shù)器初始值設置，注意波特率是4800的TL1=0*F3; ES=1; //翻開接收中斷EA=1; //翻開總中斷TR1=1; //翻開計數(shù)器}voidUsart()interrupt4 //串口中斷{unsignedcharreceiveData; receiveData=SBUF; //出去接收到的數(shù)據(jù)RI=0; //去除接收中斷標志位CheckMessage(receiveData); //判斷發(fā)送字節(jié)是否正確}voidCheckMessage(charm) //逐字檢查串口通信字符是否正確{check1[j]=m; //將串口接收到的字符一位一位的賦給check1[] if(check1[j]!=check2[j]) //按位逐字檢查發(fā)送字符是否符合要求{ flag=-1; //不符合直接退出} if(j==6) //符合時改變顯示標志位，數(shù)碼管顯示當前溫度{ flag=1; } j++; //按位檢查}/*******************************************************************************動態(tài)數(shù)碼管模塊*******************************************************************************/voidDigDisplay()interrupt1 //動態(tài)數(shù)碼管顯示{//定時器在工作方式二會自動重裝初，所以不用在賦值。TH0=0*9c; //給定時器賦初值，定時1ms TL0=0*00; GPIO_DIG=0; //消隱switch(Num) //位選，選擇點亮的數(shù)碼管， {case(7): LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第7位case(6): LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第6位case(5): LSA=0;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第5位case(4): LSA=1;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第4位case(3): LSA=0;LSB=0;LSC=1;break;//顯示第3位case(2): LSA=1;LSB=0;LSC=1;break;//顯示第2位case(1): LSA=0;LSB=1;LSC=1;break;//顯示第1位case(0): LSA=1;LSB=1;LSC=1;break;//顯示第0位 }GPIO_DIG=disp[Num]; //發(fā)送段碼Num++; //動態(tài)數(shù)碼管從0到7循環(huán)點亮if(Num>7) Num=0;}voidTimer0Configuration() //定時器初始設置{TMOD=0*20; //選擇為定時器模式，工作方式2，僅用TR*翻開啟動。TH0=0*9C; //給定時器賦初值，定時100us TL0=0*9C; ET0=1; //翻開定時器0中斷允許EA=1; //翻開總中斷TR0=1; //翻開定時器}/*******************************************************************************溫度傳感器DS18B20模塊*******************************************************************************/voidLcdDisplay(inttemp) //數(shù)碼管顯示讀取到的溫度{ unsignedchardatas[]={0,0,0,0,0};//定義數(shù)組floattp; if(temp<0) //當溫度值為負數(shù) { disp[2]=0*40; //如果溫度值為負數(shù)的時候，disp[2]數(shù)碼管顯示負號- //因為讀取的溫度是實際溫度的補碼，所以減1，再取反求出原碼temp=temp-1; temp=~temp; tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5; //留兩個小數(shù)點就*100，+0.5是四舍五入，因為C語言浮點數(shù)轉換為整型的時候把小數(shù)點//后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進1了，小于0.5的就//算由".5，還是在小數(shù)點后面。 } else { disp[2]=0; //如果溫度不是負數(shù)，就置零tp=temp;//因為數(shù)據(jù)處理有小數(shù)點所以將溫度賦給一個浮點型變量//如果溫度是正的則，則正數(shù)的原碼就是補碼它本身temp=tp*0.0625*100+0.5; //留兩個小數(shù)點就*100，+0.5是四舍五入，因為C語言浮點數(shù)轉換為整型的時候把小數(shù)點//后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進1了，小于0.5的就//算加上0.5，還是在小數(shù)點后面。 }message[9]=(temp/10000)+'0'; //具體溫度的百位message[10]=(temp%10000/1000)+'0'; //具體溫度的十位message[11]=(temp%1000/100)+'0'; //具體溫度的個位message[12]='.'; //小數(shù)點字符message[13]=(temp%100/10)+'0'; //具體溫度的十分位message[14]=(temp%10)+'0'; //具體溫度的千分位message[15]='o'; //message[15]和[16]字符串代表°C攝氏度符號message[16]='C';disp[0]=0; //disp[0]和disp[1]直接置零disp[1]=0;disp[3]=DIG_CODE[temp/10000]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的百位disp[4]=DIG_CODE[temp%10000/1000]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的十位disp[5]=DIG_CODE[temp%1000/100]|0*80; //數(shù)碼管顯示具體溫度的個位//共陰接法，數(shù)碼管為高電平驅動，且小數(shù)點的段接在IO的bit7，所以用|0*80來點亮小數(shù)點disp[6]=DIG_CODE[temp%100/10]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的十分位disp[7]=DIG_CODE[temp%10]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的千分位}-.z.溫度傳感器temp.c：-.z.#include"temp.h"/********************************************************************************函數(shù)名:Delay1ms*函數(shù)功能:延時函數(shù)*輸入:無*輸出 :無*******************************************************************************/voidDelay1ms(unsignedinty){ unsignedint*; for(y;y>0;y--) for(*=110;*>0;*--);}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20Init*函數(shù)功能:初始化*輸入:無*輸出 :初始化成功返回1，失敗返回0*******************************************************************************/unsignedcharDs18b20Init(){ unsignedinti; DSPORT=0; //將總線拉低480us~960us i=70; while(i--);//延時642us DSPORT=1; //然后拉高總線，如果DS18B20做出反響會將在15us~60us后總線拉低i=0; while(DSPORT) //等待DS18B20拉低總線 {i++; if(i>5000)//等待>5MS return0;//初始化失敗 }return1;//初始化成功}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20WriteByte*函數(shù)功能:向18B20寫入一個字節(jié)*輸入:*輸出 :無*******************************************************************************/voidDs18b20WriteByte(unsignedchardat){ unsignedinti,j; for(j=0;j<8;j++) { DSPORT=0; //每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1us i++; DSPORT=dat&0*01;//然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開場i=6; while(i--);//延時68us，持續(xù)時間最少60us DSPORT=1; //然后釋放總線，至少1us給總線恢復時間才能接著寫入第二個數(shù)值dat>>=1; }}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20ReadByte*函數(shù)功能:讀取一個字節(jié)*輸入:*輸出 :無*******************************************************************************/unsignedcharDs18b20ReadByte(){ unsignedcharbyte,bi; unsignedinti,j; for(j=8;j>0;j--) { DSPORT=0;//先將總線拉低1us i++; DSPORT=1;//然后釋放總線i++; i++;//延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=DSPORT; //讀取數(shù)據(jù)，從最低位開場讀取/*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補0。*/ byte=(byte>>1)|(bi<<7); i=4; //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)while(i--); } returnbyte;}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20ChangTemp*函數(shù)功能:讓18b20開場轉換溫度*輸入:*輸出 :無*******************************************************************************/voidDs18b20ChangTemp(){ Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20Writ