《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng).doc

單片機(jī)原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì) 八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 摘要摘要 本文介紹一種采用 STC 公司的 STC89C52RC 單片機(jī)控制 DS18B20 數(shù)字溫度 傳感器采集溫度 最后在共陰極的 LED 燈上實(shí)時(shí)顯示溫度值的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 由于實(shí)驗(yàn)及成本原因本文只做一路傳輸系統(tǒng) 該系統(tǒng)從實(shí)際應(yīng)用工程出發(fā) 主要對(duì)硬件電路設(shè)計(jì) 電子元件選擇 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行具體探討 和研究 系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定可靠 功耗低 成本低 測(cè)量準(zhǔn)確 傳輸距離遠(yuǎn) 維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工作中具有一定的借鑒意義 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 溫度檢測(cè) STC89C52RC DS18B20 第 1 頁(yè) 共 33 頁(yè) 目目 錄錄 第一節(jié)第一節(jié) 引引 言言 3 3 1 11 1 系統(tǒng)原理及基本框圖系統(tǒng)原理及基本框圖 3 3 1 21 2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 3 3 第二節(jié)第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹硬件設(shè)計(jì)介紹 4 4 2 12 1 STC89C52RCSTC89C52RC 4 4 2 22 2 DS18B20DS18B20 6 6 2 32 3 三極管三極管 90129012 8 8 2 42 4 共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管 8 8 2 52 5 硬件部分電路圖硬件部分電路圖 9 9 第三節(jié)第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹軟件設(shè)計(jì)介紹 1414 3 13 1 程序流程圖和實(shí)際圖程序流程圖和實(shí)際圖 1414 3 23 2 調(diào)試調(diào)試 1818 第第四四節(jié)節(jié) 個(gè)個(gè)人人心心得得體體會(huì)會(huì) 2121 第 2 頁(yè) 共 33 頁(yè) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 2424 附錄附錄 2525 附附 1 1 電路圖 電路圖 附附 2 2 元件清單 元件清單 附附 3 3 程序 程序 第第 1 1 節(jié)節(jié) 引言引言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展 在科研 生產(chǎn)和日?；顒?dòng)中 人們對(duì)溫度 壓力 流量等模擬物理量的測(cè)量要求越來(lái)越高 而這些物量中溫 度的應(yīng)用是最為廣泛的 如何將溫度通過(guò)傳感器變成電信號(hào) 再經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換 成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量 輸入到計(jì)算機(jī)中 由計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)字量 進(jìn)行不同的處理 然后在顯示器顯示出來(lái) 并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 這已經(jīng)為當(dāng)前計(jì) 算機(jī)測(cè)量與控制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向 鑒于此 本文提出一種基于89C52 和DS18B20的低成本 遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臏囟葯z測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1 11 1 系統(tǒng)原理及基本框圖系統(tǒng)原理及基本框圖 如圖 1 1 所示 為系統(tǒng)的基本框圖 該系統(tǒng)由六部分組成 STC89C52RC 核心單片機(jī) 溫度采集電路 LED 顯示 圖 1 1 系統(tǒng)基本方框圖 第 3 頁(yè) 共 33 頁(yè) 電路 報(bào)警警電路 復(fù)位電路 晶振等 其中溫度采集主要由 DS18B20 組成 在短時(shí)間內(nèi)把熱力學(xué)溫度信號(hào)數(shù)字 送入單片機(jī) 由單片機(jī)控制顯示電路顯示 并且判斷是否達(dá)到設(shè)定溫度 若達(dá)到設(shè)定溫度 由單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警電路 報(bào)警 1 21 2 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 利用單片機(jī)與 AD 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)一個(gè)八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 對(duì)某糧庫(kù)或冷 凍廠八點(diǎn) 八個(gè)冷凍室或八個(gè)糧倉(cāng) 進(jìn)行溫度巡回檢測(cè) 能夠測(cè)量 30 50oC 的溫度范圍 檢測(cè)精度要求不大于 1oC 采用數(shù)碼管顯示測(cè)量值 單片機(jī)和 AD 轉(zhuǎn)換器型號(hào)自選 如單片機(jī)可選 AT89S51 或 AT89C51 等 AD 轉(zhuǎn)換器可選 ADC0809 或 ADC0804 等 本文均基于一路溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第二節(jié)第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)介紹硬件設(shè)計(jì)介紹 2 12 1 STC89C52RCSTC89C52RC 2 1 22 1 2 STC89C52RCSTC89C52RC 介紹介紹 單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái) 以其極高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注 應(yīng)用 很廣 發(fā)展很快 單片機(jī)的體積小 重量輕 抗干擾能力強(qiáng) 環(huán)境要求不高 價(jià)格低 可靠性強(qiáng) 靈活性好 開(kāi)發(fā)較為容易 基于以上的優(yōu)點(diǎn) 單片機(jī)已經(jīng) 廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制 自動(dòng)檢測(cè) 智能儀器儀表 機(jī)電一體化等各個(gè) 方面 所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)做為控制器 單片機(jī)中 51 52 系列最具有代表性 本設(shè)計(jì)核心采用了 STC89C52RC 單片機(jī) STC89C51 52 單片機(jī)系列是在 MCS 51 52 系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 STC89C52RC 完全兼容 MCS 51 系列單片 機(jī)的所有功能 并且本身帶有 2K 的內(nèi)存儲(chǔ)器 可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的 電擦寫(xiě)達(dá)幾萬(wàn)次以上 比以往慣用的 8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機(jī)系統(tǒng) 在硬件上具有更加簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn) 其外形如圖 2 1 所示 第 4 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 2 1 STC89C52RC 芯片 2 1 32 1 3 STC89C52STC89C52 引腳介紹引腳介紹 STC89C52RC 的引腳圖如圖 2 2 所示 圖2 2 STC89C52引腳圖 單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明 電源引腳 VCC 40 腳 電源端 工作電壓為5V GND 20腳 接地端 第 5 頁(yè) 共 33 頁(yè) 時(shí)鐘電路引腳XTAL1 19 腳 和XTAL2 18 腳 復(fù)位 RST 9 腳 輸入輸出 I O 引腳 P0 0 P0 7 39腳 32腳 輸入輸出腳 稱為P0 口 是一個(gè)8 位漏極開(kāi)路 型雙向I O 口 內(nèi)部不帶上拉電阻 P1 0 P1 7 1腳 8腳 輸入輸出腳 稱為P1 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻 的8 位雙向I 0 口 P2 0 P2 7 21腳 28腳 輸入輸出腳 稱為P2 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉 電 阻的8 位雙向I O 口 P3 0 P3 7 10腳 17腳 輸入輸出腳 稱為P3 口 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的8 位雙向I O 口 P3 端口具有復(fù)用功能 表2 1 P3口端口引腳與復(fù)用功能表 P3 引腳 兼用功能 P3 0 串行通訊輸入 RXD P3 1 串行通訊輸出 TXD P3 2 外部中斷0 INT0 P3 3 外部中斷1 INT1 P3 4 定時(shí)器0 輸入 T0 P3 5 定時(shí)器1 輸入 T1 P3 6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 WR P3 7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RD 2 22 2 DS18B20DS18B20 2 2 12 2 1 DS18B20DS18B20性能性能 第 6 頁(yè) 共 33 頁(yè) DS18B20 是 Dallas 公司推出的單線集成數(shù)字溫度采集系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的熱敏 電阻等測(cè)溫元件相比 它能直接讀出被測(cè)溫度 并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單 的編程實(shí)現(xiàn) 9 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式 其實(shí)物如圖 2 3 所示 圖 2 3 DS18B20 DS18b20 內(nèi)部主要有三個(gè)數(shù)字部件 64 位激光 ROM 溫度傳感器 非易 失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL DS18B20 的性能特點(diǎn)如下 獨(dú)特的單線接口方式 DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微 處理器與 DS18B20 的雙向通訊 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能 無(wú)需外部器件 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電 電壓范圍 3 0 5 5V 測(cè)溫范圍 55 125 在 10 85 時(shí)精度為 0 5 零待機(jī)功耗 溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 具有非易失性上 下限報(bào)警設(shè)定的功能 用戶可方便地通過(guò)編程修改上 下限的數(shù)值 負(fù)電壓特性 電源極性接反時(shí) 溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀 但不能正常 工作 適用于 DN15 25 DN40 DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫 8PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 便于與其它電器設(shè)備連接 數(shù)字量的轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換時(shí)間可通過(guò)簡(jiǎn)單的編程來(lái)控制 9位精度的轉(zhuǎn)換 時(shí)間為93 75 ms 10位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間187 5ms 12位精度的轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms 第 7 頁(yè) 共 33 頁(yè) 2 2 22 2 2 DS18B20DS18B20引腳圖引腳圖 本文用的DS18B20的常用封裝為3腳 如圖2 4所示 圖2 4 DS18B20引腳圖 各腳功能描述如下 DQ 數(shù)字信號(hào)輸入 輸出端 GND 電源地端 VDD 外接供電電源輸入端 在寄生電源接線時(shí)此腳應(yīng)接地 2 32 3 三極管三極管 90129012 三極管的工作原理三極管的工作原理 三極管是一種控制元件 主要用來(lái)控制電流的大小 以共發(fā)射極接法為例 信號(hào)從基極輸入 從集電極輸出 發(fā)射極接地 當(dāng)基極電壓 UB 有一個(gè)微小 的變化時(shí) 基極電流 IB 也會(huì)隨之有一小的變化 受基極電流 IB 的控制 集電 極電流 IC 會(huì)有一個(gè)很大的變化 基極電流 IB 越大 集電極電流 IC 也越大 反 之 基極電流越小 集電極電流也越小 即基極電流控制集電極電流的變化 但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多 這就是三極管的放大作用 IC 的變化量與 IB 變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù) IC IB 表 示變化量 三極管的放大倍數(shù) 一般在幾十到幾百倍 三極管在放大信號(hào)時(shí) 首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài) 即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn) 也叫建立偏置 否則會(huì)放大失真 9012 是一種最常用的普通三極管 它是一種低電壓 大電流 小信號(hào)的 PNP 型硅三極管 第 8 頁(yè) 共 33 頁(yè) 集電極電流 Ic Max 500mA 集電極 基極電壓 Vcbo 40V 工作溫度 55 to 150 和 9013 NPN 相對(duì) 主要用途 o開(kāi)關(guān)應(yīng)用 o射頻放大 2 42 4 共陰極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管 以下簡(jiǎn)稱字段 構(gòu)成 通過(guò)不同的組合可用來(lái) 顯示數(shù)字 0 9 字符 A F H L P R U Y 符號(hào) 及小數(shù)點(diǎn) 數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖 2 5 所示 數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu) 圖 2 5 共陰極四位一體數(shù)碼管 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極 二極管負(fù)端 連接在一起 通常 公共陰極接低電平 一般接地 其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端 當(dāng)某段驅(qū)動(dòng) 電路的輸出端為高電平時(shí) 則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮 根據(jù)發(fā)光字段的 不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符 此時(shí) 要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo) 第 9 頁(yè) 共 33 頁(yè) 通電流 還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻 使用時(shí) 既可以用半導(dǎo)體三極管驅(qū)動(dòng) 也可以直接用 TTL 與非門(mén)驅(qū)動(dòng) 需 要加限流電阻 數(shù)碼管的工作電壓一般為 1 5 至 3 伏 工作電流只需幾到十幾 毫安 且壽命長(zhǎng) 響應(yīng)速度快 2 52 5 硬件部分電路圖硬件部分電路圖 2 5 12 5 1 復(fù)位電路復(fù)位電路 在振蕩器運(yùn)行時(shí) 有兩個(gè)機(jī)器周期 24 個(gè)振蕩周期 以上的高電平出現(xiàn)在 此引腳時(shí) 將使單片機(jī)復(fù)位 只要這個(gè)腳保持高電平 52 芯片便循環(huán)復(fù)位 復(fù) 位后P0 P3 口均置1 引腳表現(xiàn)為高電平 程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR 全 部清零 當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí) 芯片為ROM 的0000H 處開(kāi)始運(yùn)行程 序 該芯片的復(fù)位腳為9腳 所以復(fù)位電路接STC89C52RC的9腳 具體電路如下 圖2 6所示 當(dāng)采用的晶體頻率是6 MHZ時(shí) 可取C 22UF R 1K 當(dāng)采用的晶體 頻率為12MHZ時(shí) 可取C 10UF R 8 2K 不過(guò)這都是最佳的組合 也可以有其它 大小的電容電阻 只要符合電路要求就可以 如本文就采用22UF的電容和10K的 電阻 經(jīng)試驗(yàn)也滿足要求 圖 2 6 復(fù)位電路 2 5 22 5 2 晶振晶振 為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 在 8052 內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反相放大器 XTAL1 是片內(nèi) 振蕩器反相放大器的輸入端 XTAL2 是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端 也是 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 當(dāng)使用自激振蕩方式時(shí) XTAL1 和 XTAL2 外接石英 第 10 頁(yè) 共 33 頁(yè) 晶振 使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩 就產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 晶振一般使用 石英晶體 其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定 在頻率穩(wěn)定度要求不高時(shí)也可以使用陶瓷濾波 器 使用石英晶體時(shí) C1 C2 為 C1 C2 30 10 pF 使用陶瓷濾波器時(shí) C1 C2 40 10 pF 本系統(tǒng)用 12MHZ 的石英晶振 接 STC89C52RC 的 18 和 19 腳 具體電路如圖 2 7 所示 圖 2 7 時(shí)鐘信號(hào)電路 晶振 2 5 32 5 3 一路傳輸電路一路傳輸電路 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中 需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償 問(wèn)題 多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題 才能 夠達(dá)到較高的測(cè)量精度 另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣 各種干擾 信號(hào)較強(qiáng) 模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差 影響測(cè)量精度 因此 在溫度測(cè)量系統(tǒng)中 本文采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些 問(wèn)題的最有效方案 新型數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 具有體積更小 精度更高 適用電壓更寬 采用一線總線 可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn) 在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè) 溫效果 DS18B20 有三個(gè)引腳 VDD 管腳接 5V 電壓給傳感器供電 DQ 管腳為數(shù)據(jù)線 與 STC89C51RC 的 P1 0 連接的同時(shí) 還要接一個(gè) 4 7K 的上拉電阻 并接到 5V 的電源上 使數(shù)據(jù)線在空閑狀態(tài)下能自動(dòng)上拉為高電平 GND 管腳接地 具 體電路如圖 2 8 所示 之所以接 P1 口 是因?yàn)?P1 口的驅(qū)動(dòng)力最強(qiáng) 完全可以 驅(qū) DS18B20 的正常運(yùn)行 第 11 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 2 8 一路傳輸電路 2 5 42 5 4 LEDLED 顯示電路顯示電路 顯示電路采用靜態(tài)顯示 4 位 LED 數(shù)碼管 所謂靜態(tài)顯示 就是每一個(gè)顯 示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I O 接口用于比劃段字形代碼 這樣單片 機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路 就不用管它了 直到要顯示顯示新 的數(shù)據(jù)時(shí) 再發(fā)送心的字形碼 因此 使用這種方法 單片機(jī)中的 CPU 的開(kāi)銷 小 本文的顯示電路如圖 2 9 所示 其中 P0 口作為 7 斷碼和小數(shù)點(diǎn)的選擇 P2 口作為位碼的選擇 在斷碼和 P0 口之間還需加上 1K 的上拉電阻 以保證 LED 燈的正常顯示 圖 2 9 LED 顯示電路 2 5 52 5 5 報(bào)警電路報(bào)警電路 本文中當(dāng)某一通道的溫度測(cè)量值超出預(yù)先設(shè)定的上 下限報(bào)警值或系統(tǒng)運(yùn) 第 12 頁(yè) 共 33 頁(yè) 行出現(xiàn)故障時(shí) 系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警以提醒用戶注意 報(bào)警電路中光報(bào)警采用發(fā) 光二極管 聲報(bào)警采用蜂鳴器來(lái)設(shè)計(jì) 蜂鳴器電路中 9012晶體管起開(kāi)關(guān)作 用 P2 6輸出低電平時(shí) 管腳輸出電壓經(jīng)過(guò)lK限流電阻分壓后 到達(dá)9012基 極的電壓為使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏 集電結(jié)反偏 晶體管導(dǎo)通 蜂鳴器上電 而產(chǎn)生聲響 發(fā)光二極管電路中 主要是限流電阻的設(shè)計(jì) 由于發(fā)光二極管工 作電流是3 mA 30 mA 導(dǎo)通壓降為1 8 V 而單片機(jī)工作在5 V電壓時(shí) I O 口輸出低電平的最大灌入電流是16 mA 輸出的低電平是Vss 0 6 V 這樣在限 流電阻上的壓降就是5 1 8 0 6 2 6 V 而電流要限定在8 mA左右 所以電阻 阻值為2 6 V 8 mA 325歐姆 在實(shí)際電路中選用330歐姆的電阻即能滿足要求 具體電路如圖2 10所示 圖 2 10 報(bào)警電路 2 5 62 5 6 下載程序電路下載程序電路 本文中將 PC 機(jī)上的程序拷貝到單片機(jī)中是通過(guò)如圖 2 11 所示的 連接單 片機(jī)的 10 和 11 腳串行接口到插件上 再和 PC 機(jī)之間進(jìn)行通訊 第 13 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 2 11 下載程序電路 2 5 72 5 7 完整電路完整電路 圖 2 12 完整電路 第三節(jié)第三節(jié) 軟件設(shè)計(jì)介紹軟件設(shè)計(jì)介紹 3 13 1 程序流程圖和實(shí)物程序流程圖和實(shí)物圖圖 第 14 頁(yè) 共 33 頁(yè) 系統(tǒng)程序主要包括主程序 讀出溫度子程序 溫度轉(zhuǎn)換命了子程序 計(jì)算 溫度子程序 顯示刷新溫度子程序等 3 1 13 1 1 主程序主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示 讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的 當(dāng)前溫度值 溫度測(cè)量每 1S 進(jìn)行一次 這樣可以在 1S 之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度 其程序流程見(jiàn)圖 3 1 所示 第 15 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 3 1 系統(tǒng)主程序流程 3 1 23 1 2 顯示電路框圖顯示電路框圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操 作 當(dāng)最高位顯示為 0 時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位 程序流程圖如圖 3 2 所示 圖 3 2 顯示電路框圖 3 1 33 1 3 讀出溫度子程序讀出溫度子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn) 換時(shí)間約為 750ms 在本程序設(shè)計(jì)中采用 1S 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 3 3 所示 第 16 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 3 3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 3 1 43 1 4 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算 并進(jìn)行溫度值正 負(fù)的判定 其程序流程圖如圖 3 4 所示 第 17 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 3 4 計(jì)算溫度流程圖 3 23 2 調(diào)試調(diào)試 3 2 13 2 1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 基本測(cè)試儀器 萬(wàn)用表 顯示器 等 檢查系 統(tǒng)硬件中存在的故障 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)未工作時(shí)的一種調(diào)試 步驟如下 第一步 目測(cè) 檢查外部的各種原器件或者是電路是否有斷點(diǎn) 第二步 用萬(wàn)用表檢測(cè) 先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn) 在檢測(cè)各種 電源線與接地線之間是否有短路現(xiàn)象 第 18 頁(yè) 共 33 頁(yè) 第三步 加電檢測(cè) 給電路板加電 檢測(cè)所有的插座或者是硬件的電源是否符 合要求的值 第四步 聯(lián)機(jī)檢查 因?yàn)橹挥袉纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存 在的器件內(nèi)部故障 器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查 動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方 法是由近及遠(yuǎn) 由分到合 由近及遠(yuǎn) 是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn) 的分層 然后分層調(diào)試 調(diào)試時(shí) 仞采用去掉無(wú)關(guān)元件的方法 逐層調(diào)試下去 就會(huì)定位故障元件了 由分到合 是指首先按照邏輯功能將系統(tǒng)硬件電路分為若干塊 當(dāng)調(diào)試電路 時(shí) 與該元件無(wú)關(guān)的器件全部從系統(tǒng)中去掉 這樣可以將故障范圍限定在某個(gè) 局部的電路上 當(dāng)各塊電路無(wú)故障后 將各電路逐塊加入系統(tǒng)中 再對(duì)各塊電 路功能及各電路之間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試 3 2 23 2 2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)程序的匯編 或者 C 語(yǔ)言 連接 執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存 在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程 查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤 在對(duì)硬件調(diào)試后再對(duì)軟件進(jìn)行 因?yàn)橄葘?duì)硬件檢查沒(méi)問(wèn)題的情況下再對(duì)軟 件進(jìn)行調(diào)試 編譯軟件可以通過(guò)編譯去檢查程序上的語(yǔ)法錯(cuò)誤 然后可以在它 的基礎(chǔ)上在對(duì)它進(jìn)行一些修改達(dá)到?jīng)]有錯(cuò)誤為止 然后將軟件拿到硬件上去運(yùn) 行 通過(guò)仿真后 如無(wú)誤 方可將程序灌輸如單片機(jī)中 3 2 33 2 3 實(shí)物實(shí)物 第 19 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 3 5 調(diào)試前電路板 圖 3 6 調(diào)試時(shí)電路板 第 20 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 3 7 調(diào)試后溫度顯示 第五節(jié)第五節(jié) 個(gè)人心得體會(huì)個(gè)人心得體會(huì) 做本課程設(shè)計(jì) 讓我清楚的了解了電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段 設(shè)計(jì)與計(jì)算 階段 預(yù)設(shè)計(jì)階段 安裝與調(diào)試階段 撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告階段 在拿到一個(gè)課題時(shí)首先要做的事就是對(duì)課題的任務(wù) 要求和條件進(jìn)行仔細(xì) 的分析和研究 找出關(guān)鍵問(wèn)題 根據(jù)關(guān)鍵問(wèn)題提出實(shí)現(xiàn)的原理和方法 并畫(huà)出 原理框圖 提出原理方案是一個(gè)關(guān)系到設(shè)計(jì)全局的問(wèn)題 應(yīng)廣泛收集與查閱有關(guān)資料 廣開(kāi)思路 利用已有的各種理論知識(shí) 提出盡可能多的方案 以便作出更合理 的選擇 所提出的方案中 對(duì)關(guān)鍵部分的可行性 一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)加以確認(rèn) 根據(jù)整個(gè)課題的技術(shù)要求 明確該功能框?qū)卧娐返募夹g(shù)要求 必要時(shí)應(yīng)詳 細(xì)擬定單元電路的性能指標(biāo) 然后進(jìn)行單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇或設(shè)計(jì) 但滿 足功能框圖要求的單元電路可能不止一個(gè) 因此必須進(jìn)行分析比較 擇優(yōu)選擇 就如我們這個(gè)課題當(dāng)初我就提出了三種方案 最后基于簡(jiǎn)單 可實(shí)行選擇了如 第 21 頁(yè) 共 33 頁(yè) 今這種方案 然后是元器件的選擇 元器件的品種規(guī)格繁多 性能 價(jià)格和體積各異 選擇器件需進(jìn)行分析比較 首先考慮滿足單元電路對(duì)元器件性能指標(biāo)的要求 其次考慮價(jià)格 貨源和元器件體積等 最好是使用實(shí)驗(yàn)室已有的元器件 元器件選好了就是參數(shù)的計(jì)算了 值得指出的是 滿足性能指標(biāo)要求的參 數(shù)值通常不是唯一的 這就要求對(duì)各組參數(shù)進(jìn)行綜合性的分析 仔細(xì)考慮元器 件之間的參數(shù)配合 元器件價(jià)格 體積和貨源等因素 恰當(dāng)?shù)剡x取一組適合的 參數(shù) 在各單元電路確定后 還要認(rèn)真考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題 如 電氣特性 的相互匹配 信號(hào)耦合方式 時(shí)序配合 以及相互干擾等問(wèn)題 保證整個(gè)電路 能正常工作 這些都做好后 總體實(shí)驗(yàn)電路就出來(lái)了 接下來(lái)的事情就是焊接工作 實(shí)施焊 接的主要工具是電烙鐵 其次還有松香 焊錫 吸水棉 連接線等 焊接的主 要步驟為準(zhǔn)備施焊 加熱被焊件 加焊錫絲 移開(kāi)焊錫絲 移開(kāi)電烙 鐵 在焊接電路時(shí)一定做到認(rèn)真仔細(xì) 一絲不茍 注意連線正確 焊接規(guī)范 盡量做到整齊美觀并保證接觸良好 集成塊插牢并注意方向 電源和地線不要 短路 以避免人為故障 最后就是對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試 一個(gè)組裝好的電子電路不可能不經(jīng)調(diào)試即可滿 足設(shè)計(jì)要求 調(diào)試中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問(wèn)題 需要我們提出解決的辦法 只有 這樣 才能順利做好調(diào)試工作 才能通過(guò)此次設(shè)計(jì)得到實(shí)際訓(xùn)練 在調(diào)試當(dāng)中 一般常見(jiàn)故障源為 接觸不良 特別是當(dāng)電源線接觸不良時(shí)可能工作不穩(wěn)定 焊接錯(cuò)誤 錯(cuò)焊 漏焊或虛焊 接線錯(cuò)誤 錯(cuò)接 漏接或短路 器件本身 損壞 需單獨(dú)測(cè)試其功能方能確定確實(shí)損壞 集成塊插錯(cuò)位置或方向插反 多余控制輸入端未正確處理 一般若懸空會(huì)有較大干擾 應(yīng)接固定電平 設(shè) 計(jì)上有缺陷 出現(xiàn)預(yù)先估計(jì)不到的現(xiàn)象 這就需要改變某些元件的參數(shù)或更換 元器件 甚至需要修改方案 在此次設(shè)計(jì)當(dāng)中 由于電路設(shè)計(jì)和焊接工作都 非常仔細(xì)認(rèn)真的完成 所以在調(diào)試當(dāng)中幾乎很少出現(xiàn)電路的問(wèn)題 因此本設(shè)計(jì) 才順利的完成了 我通過(guò)實(shí)踐課的綜合練習(xí) 課程設(shè)計(jì)的實(shí)際操作 將課堂理論學(xué)習(xí)貫穿其 第 22 頁(yè) 共 33 頁(yè) 中 全面系統(tǒng)的把單片機(jī)課程的知識(shí)聯(lián)系在一起 做到融會(huì)貫通 使我真正感 受到理論應(yīng)用于實(shí)踐的樂(lè)趣 這次設(shè)計(jì)是一次鍛煉的好機(jī)會(huì) 使我在學(xué)習(xí)和鞏 固新 老知識(shí)的同時(shí) 訓(xùn)練了自己綜合運(yùn)用知識(shí)的能力 分析解決新問(wèn)題的能 力 同時(shí)也提高了自己工程實(shí)踐能力 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我與同學(xué)一同學(xué)習(xí) 一同討論 大家集思廣益 發(fā)揚(yáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神 在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中 我發(fā)現(xiàn) 了自己的不足 今后應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí) 并且加強(qiáng)理論與實(shí)踐的相結(jié)合 把所學(xué)的知識(shí) 應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中 第 23 頁(yè) 共 33 頁(yè) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 李朝青 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 第 3 版 M 北京 航空航天大學(xué)出版社 2005 2 陳世和 電工電子實(shí)習(xí)教程 M 北京 航空航天大學(xué)出版社 2007 3 孫進(jìn)生等 電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程 M 北京 冶金工業(yè)出版社 2004 4 張偉等 Protel 99SE 實(shí)用教程 M 北京 人民電郵出版社 2008 5 白瑞青 金功偉 單片機(jī)溫度巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng) J 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào) 98年第12卷第3期 6 李紅剛 方佳 王強(qiáng) 錢(qián)雙艷 基于At89C51的八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 熱帶農(nóng)業(yè)工程 2010年第34卷第1期 第 24 頁(yè) 共 33 頁(yè) 附錄附錄 附附1 1 表表 1 元件清單元件清單 序號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù) 1STC89C51 52 RC1 2DS18B201 3排阻 1K 1 4排針 4 1 5 排針 2 1 6按鍵1 7LED 顯示燈 8 4 1 8蜂鳴器1 912 晶振 101K 電阻 114 7K 電阻1 1210K 電阻 130 47K 電阻1 1430PF 電容2 1522UF 電容1 16S9012 三極管1 17發(fā)光二極管1 注 封裝都為標(biāo)準(zhǔn)封裝 第 25 頁(yè) 共 33 頁(yè) 附附2 2 第 26 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 1 一路傳輸溫度測(cè)量系統(tǒng)完整電路圖 附附 3 3 第 27 頁(yè) 共 33 頁(yè) 源程序源程序 include reg52 h include intrins h nop 延時(shí)函數(shù)用 define Disdata P0 段碼輸出口 define discan P2 掃描口 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit DQ P1 0 溫度輸入口 sbit DIN P0 7 LED 小數(shù)點(diǎn)控制 uint h uint temp 溫度小數(shù)部分用查表法 uchar code ditab 16 0 x00 0 x01 0 x01 0 x02 0 x03 0 x03 0 x04 0 x04 0 x05 0 x06 0 x06 0 x07 0 x08 0 x0 8 0 x09 0 x09 uchar code dis 7 12 0 xc0 0 xf9 0 xa4 0 xb0 0 x99 0 x92 0 x82 0 xf8 0 x80 0 x90 0 xff 0 xb f uchar code scan con 4 0 xFE 0 xFD 0 xFB 0 xF7 列掃描控制字 uchar data temp data 2 0 x00 0 x00 讀出溫度暫放 uchar data display 5 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 顯示單元數(shù)據(jù) 共 4 個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)運(yùn)算暫用 11us 延時(shí)函數(shù) void delay uint t 第 28 頁(yè) 共 33 頁(yè) for t 0 t 顯示掃描函數(shù) scan char k for k 0 k0