微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)題 目 溫度測(cè)量與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí) 測(cè)控111 學(xué) 號(hào) 201133595101 學(xué)生姓名 余佳敏 指導(dǎo)教師 翟玉文 周振峰/袁菊明 劉向東 起止日期 2014.6.302012.7.11 溫度測(cè)量與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：溫度測(cè)量與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的具體任務(wù)及要求設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的溫度測(cè)量與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求：通過溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，可進(jìn)行液晶顯示器顯示，可設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。三、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 年級(jí)： 11 課程名稱微機(jī)

2、接口課程設(shè)計(jì)周 數(shù)2班級(jí)名稱測(cè)控111/112承擔(dān)部門機(jī)電學(xué)院 課程設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排計(jì)劃時(shí) 間項(xiàng)目名稱內(nèi)容提要地點(diǎn)6月30日上午布置設(shè)計(jì)任務(wù)布置設(shè)計(jì)任務(wù)、要求及具體安排14號(hào)樓3196月30日下午7月1日上午查閱資料根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)查閱相關(guān)資料圖書館等，自定7月1日下午7月2日上午方案設(shè)計(jì)、硬件原理設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和硬件原理設(shè)計(jì)圖書館等，自定7月2日下午7月4日上午硬件焊接、程序設(shè)計(jì)硬件電路板焊接、程序設(shè)計(jì)13號(hào)樓304室13號(hào)樓4樓7月4日下午、7月7日上午7月8日上午程序調(diào)試?yán)梅抡孳浖M(jìn)行程序調(diào)試13號(hào)樓304室7月8日下午7月9日上午硬件綜合調(diào)試整體硬件與軟件綜合調(diào)試13號(hào)樓

3、304室7月9日下午7月10日下午撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告按要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖書館等，自定7月11日上下午驗(yàn)收、考核接收設(shè)計(jì)報(bào)告,考核并評(píng)定成績(jī)13號(hào)樓304室- I -目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書I第1章 緒論31.1 課程的設(shè)計(jì)目的31.2 課程的研究?jī)?nèi)容3第2章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案32.1整體設(shè)計(jì)方案32.2 系統(tǒng)的流程框圖4第3章 各模塊設(shè)計(jì)53.1 晶振電路設(shè)計(jì)53.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)53.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)53.4 蜂鳴器報(bào)警模塊設(shè)計(jì)63.5液晶顯示模塊設(shè)計(jì)7第4章 實(shí)驗(yàn)仿真與實(shí)物74.1 仿真74.2 實(shí)物8結(jié) 論8參 考 文 獻(xiàn)9附錄一10- 21 -第1章 緒論1.1 課程的設(shè)計(jì)目的1. 鞏

4、固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。 2. 培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。 3. 通過對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。1.2 課程的研究?jī)?nèi)容數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即A/

5、D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，如25.0攝氏度，然后通過顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為核心控制器件，使用溫度傳感器DS18B20作為數(shù)字溫度采集器。系統(tǒng)有溫度采集模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、液晶顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警、報(bào)警溫度調(diào)整等六個(gè)模塊組成，具有電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度較為靈敏，溫度測(cè)量較為精確等特點(diǎn)。單片機(jī)在檢測(cè)和

6、控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為核心控制器件，使用溫度傳感器DS18B20作為數(shù)字溫度采集器。系統(tǒng)有溫度采集模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、液晶顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警、報(bào)警溫度調(diào)整等六個(gè)模塊組成，具有電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度較為靈敏，溫度測(cè)量較為精確等特點(diǎn)。第2章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1整體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)以80C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的溫度測(cè)量與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。  系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1 整體系統(tǒng)框圖2.2 系統(tǒng)的流程框圖主程序的主要功

7、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。其程序流程見圖2所示。圖2 系統(tǒng)流程框圖第3章 各模塊設(shè)計(jì)3.1 晶振電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)中的時(shí)鐘電路即為振蕩電路。在單片機(jī)的兩個(gè)時(shí)鐘腳XTAL1端和XTAL2端接上一個(gè)晶體振蕩器，然后在這兩個(gè)腳對(duì)地分別接一個(gè)小瓷片電容。圖3 晶振電路3.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)此系統(tǒng)中的復(fù)位電路與單片機(jī)最小系統(tǒng)中的復(fù)位電路相似。在單片機(jī)RST復(fù)位端接個(gè)上拉電阻，并在復(fù)位端對(duì)地接一個(gè)電解電容，電容上并聯(lián)一個(gè)按鈕開關(guān)。圖4 復(fù)位電路3.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路由溫度傳感器DS18B20采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度, 提供給AT89C52的P2.3口作為數(shù)據(jù)輸

8、入。在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對(duì)象為所處的室溫。 溫度傳感器DS18B20功能特點(diǎn)： 1. 采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需要一根I/O線，在一根線上可以掛接多個(gè)DS18B20。 2. 每只DS18B20具有一個(gè)獨(dú)有的，不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)訪問地應(yīng)的器件。 3. 低壓供電，電源范圍從35V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生電源方式）。 4. 測(cè)溫范圍為-55+125,在-1085范圍內(nèi)誤差為±0.5。5. 可編輯數(shù)據(jù)為912位，轉(zhuǎn)換12位溫度時(shí)間為750ms（最大）。&

9、#160;6. 用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度。 7. 報(bào)警搜索命令可識(shí)別和尋址哪個(gè)器件的溫度超出預(yù)定值。8. DS18B20的分辯率由用戶通過EEPROM設(shè)置為912位。 9. DS18B20可將檢測(cè)到溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 圖5 數(shù)據(jù)采集電路3.4 蜂鳴器報(bào)警模塊設(shè)計(jì)蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種

10、類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。圖6 蜂鳴器報(bào)警模塊3.5液晶顯示模塊設(shè)計(jì)在AT89C52中的P2.0、P2.1、P2.2口液晶顯示器LMO160L中的RS、RW、E端。圖7 液晶顯示模塊第4章 實(shí)驗(yàn)仿真與實(shí)物4.1 仿真進(jìn)行protuse后，連接好電路，再將程序下載進(jìn)去。圖8 程序仿真4.2 實(shí)物使用元器件： 主控器STC89C52一片、DS18B20溫度測(cè)量傳感器一片、30P瓷片電容2個(gè)、10K電阻1個(gè)、三極管1個(gè)、晶振1片、按鈕開關(guān)1個(gè)、復(fù)位按鈕3個(gè)、蜂鳴器1個(gè)、USB插座1個(gè)、萬(wàn)能電路板一塊、USB線一根、導(dǎo)線若干等等

11、。圖 9 實(shí)物結(jié) 論實(shí)驗(yàn)表明：該智能溫度報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該智能溫度報(bào)警系統(tǒng)只是DSI8B20在溫度控制領(lǐng)域的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，還有許多需要完善的地方，例如可以將測(cè)得的溫度通過單片機(jī)與通訊模塊相連接，以手機(jī)短信息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如建筑，倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)。   通過這次對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計(jì)的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各

12、樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。 在焊接過程中我曾將溫度傳感器的電源、地焊反啦，導(dǎo)致溫度傳感器急劇發(fā)熱，后經(jīng)觀察和查詢資料才得以改正。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)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(jì)中的最大收獲。&

13、#160;特別是對(duì)單片機(jī)C語(yǔ)言產(chǎn)生了更深的興趣，能用Portel，PROTEUS等專業(yè)軟件，掌握了電子電路調(diào)試的方法，能獨(dú)立解決設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中出現(xiàn)的一般問題，能正確選用元器件與材料，能對(duì)所設(shè)計(jì)電路的指標(biāo)和性能進(jìn)行測(cè)試并提出改進(jìn)意見，能查閱各種有關(guān)手冊(cè)和正確編寫設(shè)計(jì)報(bào)告。 參 考 文 獻(xiàn)1 楊素行著.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版) .北京:高等教育出版社,2006。2 閻石著.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版) .北京:高等教育出版社,2006。3 張毅剛，單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:高等教育出版社,2010。4 何立民著單片機(jī)高級(jí)教程北京

14、：北京航空航天大學(xué)出版社，2000。5 楊路明著C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程(第2版) 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005。6 馬忠梅，籍順心，張凱等著.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第4版) .北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2007。7 譚浩強(qiáng)著程序設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社，1991。附錄一#include<reg52.h>#include <intrins.h> sbit DQ=P23; /溫度傳感器 sbit ledh=P24; sbit ledl=P25; sbit key1=P35; sbit key2=P36;

15、 sbit key3=P37; sbit feng=P26;/*LCD1602設(shè)置 START*#define LCD_DB P1 sbit LCD_RS=P20; sbit LCD_RW=P21; sbit LCD_E=P22; /*定義函數(shù)*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intbit fg=1; /溫度正負(fù)標(biāo)志int temp;uchar bai, shi, ge, dian,tempL,tempH,th=30,tl=25,th1,th2,tl1,tl2,temp1;char flag1=1;void LCD_init(

16、void); /初始化函數(shù)void LCD_write_command(uchar command); /寫指令函數(shù)void LCD_write_data(uchar dat); /寫數(shù)據(jù)函數(shù)void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat);/在某個(gè)屏幕位置上顯示一個(gè)字符,X（0-15),y(1-2)void LCD_disp_str(uchar x,uchar y,uchar *str); /LCD1602顯示字符串函數(shù)void delay_n10us(uint n); /延時(shí)函數(shù)/*- ;模塊名稱:LCD_init(); ;功 能:初始化LCD16

17、02 ;占用資源:-;參數(shù)說明:-;-*/void delayms(uchar a)uchar b;int c; for(b=0;b<a;b+) for(c=0;c<1000;c+); void delayl(unsigned char i) for(i;i>0;i-); void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ=1; /DQ先置高 delayl(8); /稍延時(shí) DQ=0; /發(fā)送復(fù)位脈沖 delayl(80); /延時(shí)（>480us) DQ=1; /拉高數(shù)據(jù)線 delayl(5); /等待（1560us) x=DQ;

18、 /用X的值來判斷初始化有沒有成功，18B20存在的話X=0，否則X=1 delayl(20); void delay(uint z) uint i,j; for(i=z;i>0;i-) for(j=100;j>0;j-);ReadOneChar(void) /主機(jī)數(shù)據(jù)線先從高拉至低電平1us以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀信號(hào)unsigned char i=0; /每個(gè)讀周期最短的持續(xù)時(shí)間為60us，各個(gè)讀周期之間必須有1us以上的高電平恢復(fù)期unsigned char dat=0; for (i=8;i>0;i-) /一個(gè)字節(jié)有8位 DQ=1; delayl(1);

19、 DQ=0; dat>>=1; DQ=1; if(DQ) dat|=0x80; delayl(4); return(dat); /* *寫一個(gè)字節(jié)*/void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; /數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。15us之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上， for(i=8;i>0;i-) /在1560us之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果是高電平就寫1，低寫0發(fā)生。 DQ=0; /在開始另一個(gè)寫周期前必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。 DQ=dat&0x01; delayl(5); DQ=1

20、; dat>>=1; delayl(4); /讀溫度值（低位放tempL;高位放tempH;）void ReadTemperature(void) Init_DS18B20(); /初始化 WriteOneChar(0xcc); /跳過讀序列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); /啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 delayl(125); /轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間，延時(shí) Init_DS18B20(); /初始化 WriteOneChar(0xcc); /跳過讀序列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xbe); /讀溫度寄存器（頭兩個(gè)值分別為溫度的低位和高位） tempL=ReadOneChar

21、(); /讀出溫度的低位LSB tempH=ReadOneChar(); /讀出溫度的高位MSB if(tempH>0x7f) /最高位為1時(shí)溫度是負(fù) tempL=tempL; /補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換，取反加一 tempH=tempH+1; fg=0; /讀取溫度為負(fù)時(shí)fg=0 temp=(tempH<<8)+tempL)*10/16+0.5;void LCD_init(void)delay_n10us(10);LCD_write_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7delay_n10us(10);LCD_write_command(0x0c);/整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不

22、閃爍delay_n10us(10);LCD_write_command(0x06);/設(shè)定輸入方式，增量不移位delay_n10us(10);LCD_write_command(0x01);/清除屏幕顯示delay_n10us(100); /延時(shí)清屏，延時(shí)函數(shù)，延時(shí)約n個(gè)10us/*- ;模塊名稱:LCD_write_command(); ;功 能:LCD1602寫指令函數(shù) ;占用資源: P2.0-RS(LCD_RS),P2.1-RW(LCD_RW),P2.2-E(LCD_E).;參數(shù)說明:dat為寫命令參數(shù);-*/ void LCD_write_command(uchar dat)delay

23、_n10us(10);LCD_RS=0; /指令LCD_RW=0; /寫入LCD_E=1; /允許LCD_DB=dat;delay_n10us(10); /LCD_E=0;delay_n10us(10); /*- ;模塊名稱:LCD_write_data(); ;功 能:LCD1602寫數(shù)據(jù)函數(shù) ;占用資源: P2.0-RS(LCD_RS),P2.1-RW(LCD_RW),P2.2-E(LCD_E).;參數(shù)說明:dat為寫數(shù)據(jù)參數(shù);-*/void LCD_write_data(uchar dat)delay_n10us(10);LCD_RS=1; /數(shù)據(jù)LCD_RW=0; /寫入LCD_E=1

24、; /允許LCD_DB=dat;delay_n10us(10);LCD_E=0;delay_n10us(10);/*- ;模塊名稱:;功 能:顯示一個(gè)字符;占用資源:-;參數(shù)說明:;-*/void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat) uchar address; if(x=1) address=0x80+y; else address=0xc0+y; LCD_write_command(address); LCD_write_data(dat);/*- ;模塊名稱:;功 能:顯示一個(gè)字符串。;占用資源:-;參數(shù)說明:;-*/void LCD_dis

25、p_str(uchar x,uchar y,uchar *str) uchar address; if(x=1) address=0x80+y; else address=0xc0+y; LCD_write_command(address); while(*str!='0') LCD_write_data(*str); str+; /*- ;模塊名稱:delay_n10us(); ;功 能:延時(shí)函數(shù)，延時(shí)約n個(gè)10us;占用資源:-;參數(shù)說明:-;-*/void delay_n10us(uint n) /延時(shí)n個(gè)10us12M晶振 uint i; for(i=n;i>0;

26、i-) _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /*LCD1602設(shè)置 END*/*主函數(shù)*void main() LCD_init(); delay(1000); LCD_disp_str(1,0,"Temp:");/顯示字符串 TMOD=0X01; TH0=(65535-10000)/256; TL0=(65535-10000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=0; feng=0; while(1)ReadTemperature(); temp1=temp/10; bai=temp/1000; shi=temp%1000/100; ge=temp%100/10; dian=temp%10; LCD_disp_char(1,6,bai+'0'); LCD_write_data(shi+'0'); LCD_write_data(ge+'0'); LCD_write_data('.'); LCD_write_data(dian+'0'); LCD_disp_str(2,0,"H:"); th1=th/10; th2=th