單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課 程 名 稱 單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　院 部 名 稱 機電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　目錄</b>

2、</p><p><b>　　目錄2</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　1 概述3</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計的意義3</p><p>　　1.2 設(shè)計的任務(wù)和要求3</p&

3、gt;<p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計4</p><p>　　2.1數(shù)字溫度計設(shè)計方案分析4</p><p>　　2.1.1方案一4</p><p>　　2.1.2 方案二4</p><p>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計4</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)模塊6</b&g

4、t;</p><p>　　2.3.1主控制器6</p><p>　　2.3.2 顯示電路6</p><p>　　2.3.3溫度傳感器7</p><p>　　2.3.4報警溫度電路8</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件算法分析9</p><p>　　3.1主程序流程圖9</p>

5、;<p>　　3.2讀出溫度子程序9</p><p>　　3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序10</p><p>　　3.4 計算溫度子程序11</p><p>　　3.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序11</p><p><b>　　4 實驗仿真12</b></p><p>　　5 總結(jié)與體

6、會14</p><p><b>　　附錄：源程序15</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各</p><

7、p>　　個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù), 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(jù)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、

8、體積小、功耗低等優(yōu)適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぁ⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 單片機AT89C52 溫度傳感器數(shù)字溫度計DS18B20</p><p><

9、b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計的意義</p><p>　　本次課程設(shè)計是在我們學(xué)過單片機后的一次實習(xí)，可增加我們的動手能力。特別是對單片機的系統(tǒng)設(shè)計有很大幫助。同時對畢業(yè)設(shè)計業(yè)起著很大的作用。</p><p>　　1.2 設(shè)計的任務(wù)和要求</p><p>　　1、基本范圍-30℃-30℃<

10、;/p><p>　　2、精度誤差小于1℃</p><p>　　3、七段 數(shù)碼直讀顯示</p><p>　　4、有溫度的上下限報警功能</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計</p><p>　　2.1數(shù)字溫度計設(shè)計方案分析</p><p><b>　　2.1.1方案一</b&

11、gt;</p><p>　　由于本設(shè)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(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應(yīng)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。</p><p>&

12、lt;b>　　2.1.2 方案二</b></p><p>　　進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)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(zhuǎn)換，電路簡單，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(shè)計要求。</p><p>　　從以上兩種方案，很容易看

13、出，采用方案二，電路比較簡單，費用較低，可靠性高，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖2.2—1 所示，總系統(tǒng)仿真如圖2.2—系</p><p>　　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)

14、碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。</p><p>　　圖2.2—1 總體設(shè)計方框圖</p><p>　　圖2.2—2 系統(tǒng)仿真圖</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)模塊</b></p><p>　　系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、顯示電路、溫度傳感器等組成。</p><p><b>　　2.3

15、.1主控制器</b></p><p>　　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電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用11.0592MMHZ。復(fù)位電路采用上電加按鈕復(fù)位。</p><p>　　圖2.3.1—1 晶振電路</p><p>　　圖2.3.1—2 復(fù)位電路<

16、;/p><p>　　2.3.2 顯示電路</p><p>　　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。</p><p>　　圖2.3.2 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　2.3.3溫度傳感器</p><p>　　DS18B20 溫度傳感器是美國DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感

17、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(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20 的性能特點如下：</p><p>　　1、獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　2、多個DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能</p><p><b>　　3、無須外部器件；&

18、lt;/b></p><p>　　4、可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；</p><p><b>　　5、零待機功耗；</b></p><p>　　6、溫度以９或１２位數(shù)字；</p><p>　　7、用戶可定義報警設(shè)置；</p><p>　　8、報警搜索命令識別并標志超過程序限定

19、溫度（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　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；</p><p>　　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2.3.3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(nèi)提供足夠的電流

20、，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(zhuǎn)換操作時，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。</p><p>　　圖2.3.3 溫度傳感器與單片機的連接</p><p>　　2.3.4報警溫度電路</p><p>　　

21、定時器每20ms檢測一次溫度，測量到在安全溫度范圍內(nèi)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。</p><p>　　圖2.3.4報警電路</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件算法分析</p><p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。<

22、;/p><p><b>　　3.1主程序流程圖</b></p><p>　　主程序的主要功能是負責(zé)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。</p><p>　　圖3.1 主程序流程圖</p><p>　　3.2讀出溫度子程序</p><p>　　讀出溫

23、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(jù)的改寫。其程序流程圖如圖3.2 示</p><p>　　圖3.2 讀溫度流程圖</p><p>　　3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，在本程序設(shè)計中采用1ms 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖

24、3.3 所示</p><p>　　圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　3.4 計算溫度子程序</p><p>　　計算溫度子程序?qū)AM 中讀取值進行BCD 碼的轉(zhuǎn)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。</p><p>　　圖3.4 計算溫度流程圖</p><p>　　3.5 顯示數(shù)據(jù)

25、刷新子程序</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)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。</p><p>　　圖3.5 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖</p><p><b>　　4 實驗仿真</b></p><p>　　進入protuse 后，連接好電路，并將程序下

26、載進去。數(shù)碼管顯示溫度與傳感器的溫度相同。圖4—1 溫度顯示仿真</p><p>　　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。</p><p>　　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(diào)整。</p><p><b>　　5 總結(jié)與體會</b></p><p>　

27、　通過這次對數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計的原理與設(shè)計理念，要設(shè)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(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。</p><p>　　通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各

28、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(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當中，學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。</p><p><b>　　附錄：源程序</b></p><p>　　//********************

29、*********************************************************************</p><p>　　//DS18B20報警實驗演示程序</p><p>　　//使用單片機AT89C52 晶振：11.0592M</p><p>　　//************************************

30、*****************************************************</p><p><b>　　//包含頭文件</b></p><p>　　//*****************************************************************************************<

31、/p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p><b>　　//宏定義</b></p><p

32、>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　//

33、*****************************************************************************************</p><p>　　//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[];</p><p>　　//******************************

34、***********************************************************</p><p>　　uchar code tab[]= {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　uchar code tab1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0

35、x12,0x02,0x78,0x00,0x10};</p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p><b>　　//定義全局變量</b></p><p><b>　

36、　//</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　sbit DQ=P2^3;//ds18b20與單片機連接口</p><p>　　sbit seg0=P2^0;//小

37、數(shù)位</p><p>　　sbit seg1=P2^1;//個位</p><p>　　sbit seg2=P2^2;//十位</p><p>　　sbit green=P2^4;</p><p>　　sbit red =P2^5;</p><p>　　sbit music=P3^6;//接蜂鳴器</p>

38、<p>　　uchar data disdata[4];</p><p>　　uint tvalue;//溫度值</p><p>　　uchar tflag;//溫度正負標志</p><p>　　uchar max_tem=2;//溫度警戒值</p><p>　　//********************************

39、*********************************************************</p><p>　　//延時函數(shù)，延時時間近似1ms</p><p><b>　　//</b></p><p>　　//*******************************************************

40、**********************************</p><p>　　void delay_ms(unsigned int ms)//延時1毫秒（不夠精確的）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<

41、ms;i++)</p><p>　　for(j=0;j<110;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p>

42、<p>　　//延時函數(shù)，用于18b20時序控制</p><p><b>　　//</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void dela

43、y_18B20(uint i)//延時1微秒</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************

44、************************************</p><p><b>　　// 溫度顯示函數(shù)</b></p><p>　　// 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</p><p>　　//*****************************************************

45、************************************</p><p>　　void display(uchar a,uchar b,uchar c)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　//顯示十位</b></p><p><b>　　

46、P0=0xff;</b></p><p><b>　　seg2=1;</b></p><p>　　P0=tab[a];</p><p>　　delay_ms(1);</p><p><b>　　seg2=0;</b></p><p><b>　　//顯示

47、個位</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　seg1=1;</b></p><p>　　P0=tab1[b];</p><p>　　delay_ms(1);</p><p><b>　　seg1=0;&

48、lt;/b></p><p><b>　　//顯示小數(shù)位</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　seg0=1;</b></p><p>　　P0=tab[c];</p><p>　　delay_m

49、s(1);</p><p><b>　　seg0=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p&g

50、t;<p>　　//DS18B20的復(fù)位函數(shù)，對DS18B20時序操作前都要閑復(fù)位</p><p><b>　　//</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p>&l

51、t;p>　　void ds1820rst()/*ds1820復(fù)位*/</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char x=0;</p><p>　　DQ = 1; //DQ復(fù)位</p><p>　　delay_18B20(4); //延時</p>

52、;<p>　　DQ = 0; //DQ拉低</p><p>　　delay_18B20(100); //精確延時大于480us</p><p>　　DQ = 1; //拉高</p><p>　　delay_18B20(40); </p><p><b>　　} </b>&

53、lt;/p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　//DS18B20讀指令函數(shù) RAM指令</p><p>　　//逐位讀取DS18B20轉(zhuǎn)化后的溫度值</p><p>

54、;　　//*****************************************************************************************</p><p>　　uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據(jù)*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i=0;<

55、/p><p>　　uchar dat = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　DQ = 0; //給脈沖信號</p><p><b>　　dat>>=1;</b></

56、p><p>　　DQ = 1; //給脈沖信號</p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p>　　delay_18B20(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　r

57、eturn(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　// DS18B20寫指令函數(shù) R0M指令</p&

58、gt;<p>　　// 控制DS18B20做何操作</p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/</p><p&

59、gt;<b>　　{</b></p><p>　　uchar i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ = 0;</b></p><p>　　DQ

60、 = wdata&0x01;</p><p>　　delay_18B20(10);</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p>　　wdata>>=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

61、}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　//DS18B20轉(zhuǎn)化啟動函數(shù)</p><p><b>　　//</b></p>&

62、lt;p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void read_temp1()/*讀取溫度值并轉(zhuǎn)換*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　E

63、A=0; //關(guān)全局中斷，防止DS18B20的時序操作被打亂</p><p>　　ds1820rst(); </p><p>　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/</p><p>　　ds1820wr(0x44);//*啟動溫度轉(zhuǎn)換*/</p><p>　　ds1820rst();</p>&l

64、t;p><b>　　EA=1; </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　//D

65、S18B20轉(zhuǎn)換溫度讀取函數(shù)，并轉(zhuǎn)化成實際溫度值</p><p>　　// 返回值： tvalue為實際溫度值</p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　unsigned int rea

66、d_temp2()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b;</p><p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/ </p><p>　　ds1820wr(0xbe);

67、//*讀取溫度*/ </p><p>　　a=ds1820rd();</p><p>　　b=ds1820rd();</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　tvalue=b;</b></p><p>　　tvalue<<=8;

68、</p><p>　　tvalue=tvalue|a;</p><p>　　if(tvalue<=0x07ff)</p><p><b>　　tflag=0;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b&g

69、t;</p><p>　　tvalue=~tvalue+1;</p><p><b>　　tflag=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　tvalue=tvalue*(0.625);//溫度值擴大10倍，精確到1位小數(shù)</p><p>　

70、　return(tvalue);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　//入口參數(shù)：tvalue</p>

71、<p>　　//溫度值百十個位分離函數(shù) 存入disdata[]數(shù)組中</p><p><b>　　//</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　

72、　void ds1820disp1()//溫度值顯示</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　disdata[0]=tvalue/1000;//百位數(shù)</p><p>　　disdata[1]=tvalue%1000/100;//十位數(shù)</p><p>　　disdata[2]=tvalue%10

73、0/10;//個位數(shù)</p><p>　　disdata[3]=tvalue%10; //小數(shù)位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************************************************************************<

74、;/p><p>　　//定時器初始化函數(shù)</p><p><b>　　//</b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void init

75、_t1()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　green=0;</b></p><p><b>　　red=1;</b></p><p><b>　　TH1=0XB7;</b></p><p>&l

76、t;b>　　TL1=0XFF;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p

77、><p>　　//*****************************************************************************************</p><p><b>　　//主函數(shù)</b></p><p><b>　　//</b></p><p>

78、　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　init_t1();</p>&l

79、t;p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　red=1;</b></p><p>　　read_temp1();//讀取溫度</p><p>　　read_temp2();//讀取溫度</p&

80、gt;<p>　　ds1820disp1();//數(shù)值提取 </p><p>　　display(disdata[1],disdata[2],disdata[3]); </p><p>　　delay_ms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</

81、b></p><p>　　//*****************************************************************************************</p><p><b>　　//T0中斷函數(shù)</b></p><p>　　// 定時器沒20ms檢測一次溫度，當超過</p&

82、gt;<p>　　//*****************************************************************************************</p><p>　　void check_tem() interrupt 3</p><p><b>　　{</b></p><p&g

83、t;　　uchar i=0;</p><p><b>　　EA=0;</b></p><p><b>　　TH1=0XB7;</b></p><p><b>　　TL1=0XFF;</b></p><p>　　if(disdata[1]>max_tem)</p>

84、;<p><b>　　{ </b></p><p>　　red=0;green=0;</p><p>　　music=~music;</p><p>　　delay_ms(1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　E

85、A=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】馬忠梅，張凱，等. 單片機的C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(第四版) 北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　【2】薛慶軍，張秀娟，等.單片機原理實驗教程北京航天航