#單片機(jī)溫度采集顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱：微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目名稱：溫度采集顯示系統(tǒng)學(xué)生學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師一、設(shè)計(jì)題目溫度采集系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求功能要求：(1) 溫度測(cè)量范圍0 - 99 C。(2) 溫度分辨率土C。(3) 選擇合適的溫度傳感器。(4) 使用鍵盤輸入溫度的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，溫度超出范圍時(shí)候報(bào)警。(報(bào)警溫度不需要保存)要求完成的內(nèi)容：(1) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并用電子 CAD軟件繪制出原理圖，(2) 給出流程圖，編寫并調(diào)試程序。(3) 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。三、原理電路圖和設(shè)計(jì)程序1、方案比較(1)、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)總體框架圖如圖1示，軟件流程圖如圖示備如下功能:A、實(shí)時(shí)采集溫度;B顯示

2、溫度；C串行傳送數(shù)據(jù);D控制外設(shè)；E、溫度超限報(bào)警;系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要由以下幾部分組成:A、單片機(jī)最小系統(tǒng)；B溫度采集模塊；C溫度顯示模塊；D串行通信模塊；E、報(bào)警電路；電阻初始化方案一控制核心，以使用最為普遍的器件ADC0809乍模數(shù)轉(zhuǎn)換加電使其升溫和開(kāi)動(dòng)風(fēng)扇使其降溫,控制上使用/序存儲(chǔ)器刊需要擴(kuò)展,增加了電路的復(fù)雜性此方案簡(jiǎn)易可行，器件的價(jià)格便且|，但&)31內(nèi)部沒(méi)有 ,且AdC°809是8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換,不能滿足本題目的精度要求。方案勻E運(yùn)I采用比較流行的AT89S51作為電路的控制核心丞砂89S52不但與80518052指令,腳完全兼容，而且其片內(nèi)的程序

3、存儲(chǔ)/T89S52單片機(jī)還支持在線編程，用戶 ,$減少謠試程序時(shí)不斷拆卸和扌插入給丿器采用 FLASH工藝，用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。 單片機(jī)通過(guò)簡(jiǎn)單的電路連接就可以將電腦里的程序下載到芯片帶來(lái)的損壞。此外AT89S52單片機(jī)有8KB的程序存器和256 B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，不需外部擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片，可以降低硬件電路的復(fù)雜度。此方案電路單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的精度I流程圖綜上分析，我們米用方案二。仿真總體電路圖如圖3示(3)、單元電路設(shè)計(jì) 圍設(shè)備的工作以及與上位機(jī)進(jìn)行通信等工作。單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由兩塊組成，其一為晶振起振 電路，其二為復(fù)位電路，在此，采用按鍵手動(dòng)復(fù)位，相對(duì)來(lái)講，這種復(fù)位

4、方式更加方便，更加人 性化，不必要切斷電源即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)RP1單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器,AT89S51 簡(jiǎn)介：AT89S52是89系列單片機(jī)的一種，它不但與8051, 8052指令，管腳完全兼容，而且其片內(nèi) 的程序存儲(chǔ)器采用FLASH工藝，用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。AT89S52單片機(jī)還支持在線編程，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的電路連接就可以將電腦里的程序下載到單片機(jī)中，減少調(diào)試程序時(shí)不斷 拆卸和插入給芯片帶來(lái)的損壞。此外 AT89S52單片機(jī)有8 KB的程序存儲(chǔ)器和256 B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器，不需外部擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片，可以降低硬件電路的復(fù)雜度。、溫度采集模塊設(shè)計(jì)溫度傳感器是

5、該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本系統(tǒng)選用的是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20本系統(tǒng)中DS18B20的DQ 口與單片機(jī)的P1.0 口連接，GND接地，VDD接電 源，信號(hào)和5V電源之間的接上一個(gè)上拉電阻 RDS18B2C簡(jiǎn)介：DS18B20有三個(gè)主要數(shù)字部件組成：64位激光ROM溫度傳感器、非易失性的溫度報(bào)警觸發(fā) 器TH和TL 0 DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55 ° C+125 C,被測(cè)溫度用符 號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，在-10+85° C范圍內(nèi)，精度為土 0.5 ° Co DS18B20采集到 的現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以

6、先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán) 境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20可程序設(shè)定912位的分辨率，精度可達(dá)土 0.5 ° Co DS18B2C具有內(nèi)置的EEPROJM用戶設(shè)定的分辨率和 報(bào)警溫度都可存儲(chǔ)在其中，且掉電后依然存在。*J1GND DQVDDCPU只需一根端口線就能與DS18B20進(jìn)行通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引 線和邏輯電路。與前一代產(chǎn)品（DS1820溫度傳感器）不同，DS18B2 0支持 3.0V 5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，而且DS18B20價(jià)格更便宜，

7、體積更小。DS18B20如圖J1所示，DS18B20有三個(gè)管腳：3腳GND為電源地，2腳DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端，1腳VDD為外接供電電源接入端（用寄生電源方式時(shí)接地）。在外部電源 供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入， 此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題， 可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)理論上總線可以掛接任意 多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空, 否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是 85C。溫度顯示模塊設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，該溫度顯示模塊采用七段數(shù)碼管顯示電路，數(shù)碼管選用共陽(yáng)極數(shù)碼管，如圖 U3示，以動(dòng)態(tài)方

8、式顯示，顯示數(shù)據(jù) 由P1 口送出，位控信號(hào)由P2 口送出，經(jīng)74LS244進(jìn)行信號(hào)放大， 以產(chǎn)生足夠大的電流驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。流程圖如圖示:據(jù)串行通信模塊設(shè)計(jì)<-I京 AT機(jī)內(nèi)部含有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口,由示寄辭XD引腳來(lái)傳送串行數(shù)該接口具有UART通用異步接收 時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄廿報(bào)警電路設(shè)計(jì)“本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器報(bào)警電路，它由晶體管和蜂通,者多機(jī)通信系統(tǒng)。豐出給定的上則蜂鳴器報(bào)警、器）的全部功能，它不僅能組成。當(dāng)溫度的測(cè)量限時(shí)計(jì)由單片機(jī)的iP3.& 口輸出信號(hào)控制晶體管導(dǎo)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)卜本系統(tǒng)采用忍89S珞作為核心處理器件，把經(jīng):十位數(shù)昱黍祥尋百d

9、S18B20現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采*44百位敷顯示數(shù)搖J的溫度數(shù)據(jù)，存AT89S52的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,并送LED數(shù)碼管顯示，并與溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較,然后由單片 機(jī)輸出控制信號(hào)去控制外部設(shè)備。進(jìn)行溫度控制程序的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮越 與溫度的設(shè)置值進(jìn)行比較后，若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前溫度值越限，則產(chǎn)生報(bào)警信I與硬件電路相關(guān)聯(lián)，誦溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)部分：主程序，溫度上下 值設(shè)定子程序、溫度讀取子程序、溫度顯示子程序、串口通信子程序、輸出控制子程序和報(bào)警艮報(bào)號(hào)。警，當(dāng)采集到的溫度子程序等。其中溫度上下限值設(shè)定子程序完成對(duì)溫度范圍值的設(shè)定及數(shù)據(jù)保存；溫度讀取子程序 完成對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取，并通過(guò)溫度顯示子程序

10、顯示溫度值；串口通信子程序?qū)⒉杉降?溫度數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；輸出控制子程序根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)完成對(duì)外部設(shè) 備的控制；報(bào)警子程序則當(dāng)采集到的溫度數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定的溫度上下限值時(shí)報(bào)警。整個(gè)運(yùn)行程序，見(jiàn)電子版F面是測(cè)溫程序段:sbit DQ = P3A3;/定義DQ引腳為P3.3延時(shí)函數(shù) *24卩s ,然后每次計(jì)數(shù)需16卩s功能：在11.059MHz的晶振條件下調(diào)用本函數(shù)需要*Ivoid DS18_delay(int useconds) int s;for (s=0; s<useconds;s+);復(fù)位函數(shù) * 功能：完成單總線的復(fù)位操作。*復(fù)位時(shí)間為480卩s，因此延時(shí)時(shí)間為(

11、480-24)/16 = 28.5 ，取29卩s。*經(jīng)過(guò)70卩s之后檢測(cè)存在脈沖，因此延時(shí)時(shí)間為(70-24)/16 = 2.875 ，取3卩s。*Iunsigned char ow_reset(void) unsigned char presence;DQ = 0;/ 將 DQ 線拉低DS18_delay(29);II保持480卩sDQ = 1;II DQ返回高電平DS18_delay(3);II 等待存在脈沖presence = DQ;II獲得存在信號(hào)DS18_delay(25);II 等待時(shí)間隙結(jié)束return(presence);II返回存在信號(hào)， 0 = 器件存在 , 1 = 無(wú)器件

12、號(hào)，位寫入函數(shù) * 功能：向單總線寫入 1 位值： bitvalvoid write_bit(char bitval) DQ = 0;II將 DQ 拉低開(kāi)始寫時(shí)間隙if(bitval=1) DQ =1;II 如果寫 1 ， DQ 返回高電平DS18_delay(5);II 在時(shí)間隙內(nèi)保持電平值，DQ = 1; II DS18_delay*函數(shù)每次循環(huán)延時(shí)16卩s，因此DS18_delay(5) = 104卩s*功能：向單總線寫入一個(gè)字節(jié)值： valvoid ds18write_byte(char val) unsigned char i; unsigned char temp; for (i=

13、0; i<8; i+) temp = val>>i; temp &= 0x01; write_bit(temp);/ 寫入字節(jié) , 每次寫入一位DS18_delay(5);位讀取函數(shù)*功能：從單總線上讀取一位信號(hào)，所需延時(shí)時(shí)間為15卩s，因此無(wú)法調(diào)用前面定義的 DS18_delay() 函數(shù)，而采用一個(gè) for() 循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)。unsigned char read_bit(void) unsigned char i;DQ = 0;/ 將 DQ 拉低開(kāi)始讀時(shí)間隙DQ = 1; / then return highfor (i=0; i<3; i+);/ 延時(shí)

14、15 卩 sreturn(DQ);/ 返回 DQ 線上的電平值字節(jié)讀取函數(shù)*功能：從單總線讀取一個(gè)字節(jié)的值unsigned char DSread_byte(void) unsigned char i;unsigned char value = 0;/ 讀取字節(jié)，每次讀取一個(gè)字節(jié)/ 然后將其左移for (i=0;i<8;i+) if(read_bit() value|=0x01<<i;DS18_delay(6); return(value);讀取溫度函數(shù)*功能：如果單總線節(jié)點(diǎn)上只有一個(gè)器件則可以直接掉用本函數(shù)。如果節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)器件，為了避免數(shù)據(jù)沖突，應(yīng)使用 Match ROM

15、函數(shù)來(lái)選中特定器件。注：本函數(shù)是根據(jù)DS1820的溫度數(shù)據(jù)格式編寫的，若用于 DS18B20必須根據(jù)DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)格式作適當(dāng)修改。*/unsig*nedint ReadTemperature(void) unsigned char get10;unsigned char temp_lsb,temp_msb;unsigned int t; unsigned char k;/ 跳過(guò) ROM/ 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換/ 跳過(guò) ROM/ 讀暫存器ow_reset(); ds18write_byte(0xCC); ds18write_byte(0x44);DS18_delay(5); ow_reset

16、(); ds18write_byte(0xCC); ds18write_byte(0xBE);for (k=0;k<2;k+)getk=DSread_byte(); temp_msb = get1; / Sign byte + lsbit temp_lsb = get0; / Temp data plus lsb t=temp_msb*256+temp_lsb;t=t&0x0ff0;if(t<0xff&&t>0xf0)t=(-1)*t;return t>>4;temp_f = (i nt)temp_c)* 9)/5 + 32;/輸出華氏溫度

17、值123、軟件清單電路仿真迢辿川抽卜1 FinH|nihT Huinhei貝剛剛學(xué)的一款電子電路軟件，使使用protel 99se仿真軟件仿真，優(yōu)點(diǎn)在于此軟用起來(lái)比較熟悉和順手，且不誡過(guò)多的時(shí)間在軟件學(xué)習(xí)，缺點(diǎn)在于，此仿真軟件對(duì)于單片機(jī)類 實(shí)例進(jìn)行不了仿真，也就相當(dāng)于沒(méi)有仿真數(shù)據(jù)，這樣會(huì)容易出錯(cuò),0是4AT89S52剛剛好能夠彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，所以還是選擇用電路原理圖如下圖示：:;"proteI 99se來(lái)做仿真實(shí)驗(yàn)。；I "J"' H斗Ell 仃廣I N電路版的預(yù)覽圖如下圖示:J2CON3RP1123RP2H2-DOP35=r可少PC12 3該設(shè)計(jì)Cb 圖見(jiàn)

18、附圖r+5V&3.1和恒1IAC2板3板軟件進(jìn)行不NPn單片機(jī)芯'制作程也是一個(gè)挑戰(zhàn)，它講究的是耐心和技術(shù)，一不小心，之前所做的功夫就很有可能被白白的浪費(fèi) 掉。而且，通過(guò)此次制作感光板，我也大大地感受到高新技術(shù)的作用，我們不斷地對(duì)世界對(duì)社會(huì) 對(duì)知識(shí)進(jìn)行探索，其目的不就在于讓我們生活的世界變得更加的簡(jiǎn)單方便快捷美好嗎？成功地制作出感光板后，焊接實(shí)物就不是一個(gè)問(wèn)題，但是最最困難的還不是制作感光板，而 是程序的編寫。本來(lái)在上一學(xué)年中，自己對(duì)匯編就學(xué)得不怎樣好的了，現(xiàn)在到了真真正正地使用 到它的時(shí)候，就更加感覺(jué)到力不從心了，不過(guò)，辦法總是比困難多的。雖然使用匯編語(yǔ)言對(duì)于我 來(lái)講是困難了點(diǎn)，但是我可以選擇用 C語(yǔ)言來(lái)編寫程序。可是一波未平一波又起，工具問(wèn)題雖然 是解決了，但是憑我現(xiàn)有的C語(yǔ)言水平編寫此次課程設(shè)計(jì)的程序還是有一定的難度的。我了解到 同學(xué)中有幾個(gè)人的C語(yǔ)言還是很好的，于是乎，我就鼓起勇氣，不斷地向他們請(qǐng)教，不懂就問(wèn)， 不懂就找資料，終于，在自己的堅(jiān)持不懈之下，一段段程序終于從我手中完成了，更讓我覺(jué)得高 興的是，在調(diào)試的過(guò)程中，雖然也有很多