我的畢業(yè)設(shè)計(jì)_labViEW與單片機(jī).pdf

1 labVIEWlabVIEWlabVIEWlabVIEW 與單片機(jī)溫度采集與單片機(jī)溫度采集 想了很久 該做一個(gè)什么樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)呢 在學(xué)校的時(shí)候 接觸的東西太少 了 很多知識(shí)在學(xué)校的時(shí)候都沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò) 比如 STC12C5A60S2 這塊單片機(jī)就 很強(qiáng)大 1T 工作方式 比傳統(tǒng) 51 在相同晶振下運(yùn)行速度快 8 12 倍 還有 labVIEW 一款強(qiáng)大的軟件 采用 G 語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā) 我主要是用它來(lái)進(jìn)行上 位機(jī)開發(fā) 這些都是我快畢業(yè)的時(shí)候才看到的 后悔啊 主要還是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的 原因 在學(xué)校的時(shí)候 也不怎么上網(wǎng) 也不還去逛一些電子論壇 現(xiàn)在我經(jīng)常去 逛一下論壇 比如 和 經(jīng)常逛一下 能過(guò)學(xué)到 很多知識(shí) 不懂的發(fā)帖討論一下 這是種不錯(cuò)的學(xué)習(xí)方式 這個(gè)設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單 但涉及到了很多方法 比如比如多任務(wù) FIFO 收發(fā)數(shù) 據(jù) CRC 檢驗(yàn)等 還有一些程序編寫習(xí)慣問(wèn)題 我也會(huì)說(shuō)下我的編程習(xí)慣 每 個(gè)人都有自己的編程風(fēng)格 但一個(gè)好的風(fēng)格給人一看 就知道你將來(lái)是否能成為 高手 下面我來(lái)主要介紹一下 我的這個(gè)設(shè)計(jì)硬件包括 STC12C5A60S2 單片機(jī) 18B20 溫度傳感器和 DS1302 時(shí)鐘芯片 軟件采用利用定時(shí)器中斷運(yùn)行多任務(wù) 使用隊(duì)列建立緩存進(jìn)行串口收發(fā)數(shù)據(jù) 添加 CRC 檢驗(yàn) 上位機(jī)采用 labVIEW 進(jìn) 行編寫 下面我來(lái)詳細(xì)講解一下 如果您覺(jué)得哪里寫的不夠清楚 可以聯(lián)系我 我的郵箱 452914287 2 目錄目錄目錄目錄 1 養(yǎng)成一個(gè)好的編程風(fēng)格 2 2 芯片簡(jiǎn)介 7 1 1單片機(jī) STC12C5A60S2 簡(jiǎn)介 8 1 2溫度傳感器 18B20 簡(jiǎn)介 8 1 3時(shí)鐘芯片 DS1302 簡(jiǎn)介 10 3 定時(shí)器多任務(wù) 12 4 CRC 循環(huán)冗碼校驗(yàn) 19 5 串口與 FIFO 進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù) 23 6 labVIEW 編寫上位機(jī)程序 26 7 參考文獻(xiàn)下載地址 32 3 1 1 養(yǎng)成一個(gè)好的養(yǎng)成一個(gè)好的編程風(fēng)格編程風(fēng)格 為什么從這說(shuō)起呢 因?yàn)橐粋€(gè)好的編程風(fēng)格 可以減少自己的麻煩 能過(guò) 很好的維護(hù)代碼 比如很久以前寫的一個(gè)程序 由于沒(méi)有寫注釋 自己都不知道 為什么要這樣安排 像是在看別人的程序一樣 所以注釋是很重要的 這樣別人 進(jìn)行二次開發(fā)也比較容易 還有命名很重要 很多人喜歡使用拼音甚至拼音縮寫 還是覺(jué)得使用英文比較好 將來(lái)說(shuō)不定還能走出去 縮進(jìn)盡量使用 Tab 鍵 比空 格鍵好用 這是網(wǎng)上老師說(shuō)的 mars 老師 下面我來(lái)介紹一下我的風(fēng)格 1 1 寫一個(gè)屬于自己程序的版本號(hào) 比如 我的畢業(yè)設(shè)計(jì) V1 0 421 我的 版本號(hào)命名規(guī)則 A B BCD A 為主版本號(hào) 程序有重大修改進(jìn)行更改 B 為次版本 號(hào) 一般添加或刪除功能時(shí)修改 BCD 為修改日期 我的版本命名規(guī)則能過(guò)滿足 我的要求 這是我的目錄 查找起來(lái)很方便 看起來(lái)也很舒服 1 2 程序文件夾 有一個(gè)好的程序文件夾 不僅看起來(lái)不亂 查找起來(lái)也很 容易 將輸出的都放在同一目錄 工程列表放在同一目錄 程序文件放在同一目錄 程序文件 我也分為 3 類 一種是底層驅(qū)動(dòng)程序 一種是應(yīng)用程序 一種是主程 序 1 3 下面我來(lái)介紹一下怎么設(shè)置的 首先創(chuàng)建一個(gè)文件夾比如 我的畢業(yè)設(shè) 計(jì) V1 0 421 在創(chuàng)建子目錄如 1 2 圖所示 OutputFiles ProjectList 4 SourcesFiles 運(yùn)行 Keil 點(diǎn)擊 進(jìn)行設(shè)置 選著鼠標(biāo)所指的 Select Folder for Objects 選著文件夾 OutputFiles 同樣 list 也是這樣進(jìn)行選擇文件夾 ProjectList 1 4 把不同的功能的程序放在不同的目錄中 如圖所示 這樣管理起來(lái)很方 便 5 在 project 的方框中 上圖 任意位置 單擊右鍵 選擇 Manage Component 這樣就可以添加所需要的目錄了 1 5 頭文件與 C 文件分開這個(gè)是很有必要的 如果要查看哪個(gè) C 文件有什么 功能 可以直接看頭文件 有個(gè)技巧很好 說(shuō)一下 將所有頭文件放置在一個(gè)主 頭文件中 如 HeadFile h 6 如果再添加 C 文件 直接加入 include XXXX HeadFile h 很方便 不會(huì) 漏掉所需要的文件 1 6 readme txt 很重要 在我下載的很多軟件中 都有 readme 這個(gè)說(shuō)明文 件 所以我也加到我的程序中去了 這樣別人首先就看 readme 把一些重要說(shuō) 明寫進(jìn)去 比如程序功能 作者 創(chuàng)建時(shí)間等信息放進(jìn)去 7 1 7 每個(gè)函數(shù)都應(yīng)有個(gè)說(shuō)明 所以我的程序中函數(shù)一般是這樣 一個(gè)好習(xí)慣就應(yīng)該從細(xì)節(jié)做起 這樣就可以養(yǎng)成一個(gè)好的風(fēng)格 給人耳目一 新的感覺(jué) 是邁向優(yōu)秀工程師重要的一步 8 2 2 芯片簡(jiǎn)介芯片簡(jiǎn)介 1 1 單片機(jī) STC12C5A60S2 STC12C5A60S2系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 機(jī)器周期 1T 的單片機(jī) 是高速 低功耗 超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī) 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 但速度快 8 12倍 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路 2路PWM 8路高速10位A D轉(zhuǎn)換 針對(duì)電機(jī)控制 強(qiáng) 干擾場(chǎng)合 增強(qiáng)型 8051 CPU 1T 單時(shí)鐘 機(jī)器周期 指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 1 2 溫度傳感器 18B20 DS18B20 是單總線的數(shù)字溫度傳感器 其與單片機(jī)的接口只需要一根數(shù)據(jù)線 即可 當(dāng)然連線簡(jiǎn)單意味著軟件處理上可能要麻煩一點(diǎn) 下面來(lái)看看它的優(yōu)點(diǎn) 9 DS18B20 的內(nèi)部存儲(chǔ)器分為以下幾部分 ROM 存放該器件的編碼 前8 位為單線系列的編碼 DS18B20 的編碼是19H 后面 48 位為芯片的唯一序列號(hào) 在出場(chǎng)的時(shí)候就已經(jīng)設(shè)置好 用戶無(wú)法更改 最后8 位是以上56 位的CRC 碼 RAM DS18B20 的內(nèi)部暫存器共9 個(gè)字節(jié) 其中第一個(gè)和第二個(gè)字節(jié)存放轉(zhuǎn)換后 的溫度值 第二個(gè)和第三個(gè)字節(jié)分別存放高溫和低溫告警值 可以用RAM 指令 將其拷貝到EEPROM 中 第四個(gè)字節(jié)為配置寄存器 第5 7 個(gè)字節(jié)保留 第9 個(gè)字 節(jié)為前8 個(gè)字節(jié)的CRC 碼 DS18B20 的溫度存放如上圖所示 其中S 位符號(hào)位 當(dāng)溫度值為負(fù)值時(shí) S 1 反之則S 0 我們把得到的溫度數(shù)據(jù)乘上對(duì)應(yīng)的分辨率即可以得到轉(zhuǎn)換后的溫度值 DS18B20 的通訊協(xié)議 在對(duì)DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí) 必須嚴(yán)格保證讀寫的時(shí)序 否則將無(wú)法讀取測(cè)溫 結(jié)果 根據(jù)DS18B20 的通訊協(xié)議 主機(jī)控制DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3 個(gè) 步驟 每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20 進(jìn)行復(fù)位 復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM 指令 最后發(fā)送RAM 指令 這樣才能對(duì)DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作 復(fù)位要求主機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500us 然后釋放 DS18B20 收到信號(hào)后等待16 160us 然后發(fā)出60 240us的存在低脈沖 主機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖 10 讀操作的時(shí)序圖 寫操作的時(shí)序圖 根據(jù)時(shí)序圖寫出程序 這里就不貼程序了 1 3 DS1302 時(shí)鐘芯片 DS1302DS1302 是美國(guó) DALLASDALLAS 公司推出的一種高性能 低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 附 加 3131 字節(jié)靜態(tài) RAMRAM 采用 SPISPI 三線接口與 CPUCPU 進(jìn)行同步通信 并可采用突發(fā)方 11 式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAMRAM 數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒 分 時(shí) 日 星期 月和年 一個(gè)月小與 3131 天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整 且具有閏年補(bǔ)償功能 工作 電壓寬達(dá) 2 52 5 5 5V5 5V 采用雙電源供電 主電源和備用電源 可設(shè)置備用電源 充電方式 提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力 DS1302DS1302 的外部引腳分 配如圖 1 1 所示及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2 2 所示 DS1302DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄 特別是對(duì)某些具 有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上 能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄 因此 廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中 詳細(xì)的可以看芯片的 datasheet 這里就不細(xì)講 12 3 3 定時(shí)器多任務(wù)定時(shí)器多任務(wù) 使用多任務(wù)在程序設(shè)計(jì)中是很有必要的 比如串口收發(fā)數(shù)據(jù)為一個(gè)任務(wù) 溫 度讀取并顯示為一個(gè)任務(wù) 時(shí)間顯示為一個(gè)任務(wù) 讀取鍵盤并響應(yīng)為一個(gè)任務(wù) 這樣 一個(gè)大程序就可以分割為幾個(gè)小程序 便于維護(hù)管理 多任務(wù)復(fù)雜流程圖 首先需要理解 CPU 一旦運(yùn)行起來(lái) 就無(wú)法停止 硬件支持時(shí)鐘停止的不在 這里討論 誰(shuí)能夠控制一批脫韁的馬呢 對(duì)了 有中斷 中斷能夠讓CPU 回到 特定的位置 設(shè)想 能不能用一個(gè)定時(shí)中斷 周期性的將 CPU 這匹運(yùn)行著的脫 韁的馬召喚回來(lái) 重新給它安排特定的任務(wù) 事實(shí)上 任務(wù)切換就是這樣實(shí)現(xiàn)的 13 定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換 如圖所示 CPU 在空閑任務(wù)循環(huán)等待 定時(shí)中斷將 CPU 周期性喚回 根據(jù)任務(wù) 設(shè)計(jì)了不同的響應(yīng)頻度 滿足條件的任務(wù)將獲得CPU 資源 CPU 為不同任務(wù) 關(guān) 照 完成后 再次返回空閑任務(wù) 如此周而復(fù)始 對(duì)于各個(gè)任務(wù)而言 好像各自 擁有一個(gè)獨(dú)立的CPU 各自獨(dú)立運(yùn)行 用這種思想構(gòu)建的程序框架 最大的好處 是任務(wù)很容易裁剪 系統(tǒng)能夠做得很復(fù)雜 下面寫出我的os c c程序 include MainFunction HeadFile h uchar TASK DELAY MAX TASK 定義任務(wù)延時(shí)量變量 函數(shù)功能 定時(shí)器0初始化 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹fighting 創(chuàng)建日期 最后修改時(shí)間 2012年3月18日 14 備注 無(wú) void OS Timer0Iint void uchar i for i 0 i MAX TASK i 任務(wù)延時(shí)變量歸零 TASK DELAY i 0 TMOD TMOD 定時(shí)器0工作在模式1 16Bit定時(shí)器模式 TH0 256 CLOCK TIME PER SEC 12 256 定時(shí)器0賦初值 TL0 256 CLOCK TIME PER SEC 12 256 函數(shù)功能 開啟系統(tǒng)OS 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹fighting 創(chuàng)建日期 2012年3月18日 最后修改時(shí)間 2012年3月18日 備注 無(wú) void OS Open void TR0 1 開啟定時(shí)器 ET0 1 開啟定時(shí)器中斷 EA 1 開啟總中斷開關(guān) 函數(shù)功能 關(guān)閉系統(tǒng)OS 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹fighting 創(chuàng)建日期 2012年3月18日 最后修改時(shí)間 2012年3月18日 備注 無(wú) void OS Close void TR0 0 關(guān)閉定時(shí)器 ET0 0 關(guān)閉定時(shí)器中斷 EA 0 關(guān)閉總中斷開關(guān) 15 函數(shù)功能 系統(tǒng)OS定時(shí)中斷服務(wù) 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹fighting 創(chuàng)建日期 最后修改時(shí)間 2012年3月18日 備注 無(wú) void OS Timer0 void interrupt 1 uchar i TH0 256 CLOCK TIME PER SEC 12 256 定時(shí)器0賦初值 TL0 256 CLOCK TIME PER SEC 12 256 for i 0 i 1 20 if crc crc 0 x1021 余式CRC 乘以2 再求 CRC else crc 8 以8位二進(jìn)制數(shù)的形式暫存CRC 的高8 位 crc 8 4 暫存 CRC 的高四位 crc 4 CRC 的高4 位和本字節(jié)的前 半字節(jié)相加后查表計(jì)算CRC 然后加上上一次 CRC 的余數(shù) da uchar crc 8 4 暫存 CRC 的高4 位 crc front 0 Q rear 0 Q bufferCount 0 函數(shù)功能 入列 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹 fighting 創(chuàng)建日期 2012 年 3 月 25 日 最后修改時(shí)間 2012 年 3 月 25 日 備注 采用循環(huán)隊(duì)列 uchar QueueIn struct Fifo4Serial Q ElemType dat uchar i 0 24 ET0 0 if Q rear QUEUE BUFFER Q front Q base Q rear dat Q rear Q rear 1 QUEUE BUFFER ET0 1 Q bufferCount return QUEUE OK 函數(shù)功能 出列 輸入 無(wú) 輸出 無(wú) 作者 小鷹 fighting 創(chuàng)建日期 2012 年 3 月 25 日 最后修改時(shí)間 2012 年 3 月 25 日 備注 無(wú) uchar QueueOut struct Fifo4Serial Q ElemType dat if Q front Q rear else dat Q base Q front Q front Q front 1 QUEUE BUFFER Q bufferCount return QUEUE OK 下面是 Fifo4Serial h 程序 25 在串口中斷服務(wù)程序中使用方法為 在串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) 很多人都會(huì)這樣寫 SBUF 0 x55 While TI 其實(shí) While TI 可以不需要 發(fā)送數(shù)據(jù)是由硬件自動(dòng)完成 不會(huì)影響軟件 運(yùn)行 我還沒(méi)有想到在什么樣的極端情況下會(huì)影響數(shù)值傳遞 6 6 labVIEWlabVIEW 編寫上位機(jī)程序編寫上位機(jī)程序 26 6 1LabVIEW Laboratory Virtual instrument Engineering 是一種圖形化的編程語(yǔ)言 它廣泛地被工業(yè)界 學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受 視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB VXI RS 232 和 RS 485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全 部功能 它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP IP ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù) 這是一個(gè)功能強(qiáng)大且 靈活的軟件 利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器 其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程 都生動(dòng)有趣 圖形化的程序語(yǔ)言 又稱為 語(yǔ)言 使用這種語(yǔ)言編程時(shí) 基本上不寫程序代碼 取而代之的是流程圖或流程圖 它盡可能利用了技術(shù)人員 科學(xué)家 工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ) 圖標(biāo)和概念 因此 LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具 它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué) 和工程系統(tǒng)的能力 提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑 使用它進(jìn)行原理研究 設(shè)計(jì) 測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí) 可以大大提高工作效率 下面來(lái)介紹一下我的程序 首先是前面板 主要包括串口配置 時(shí)間顯示與同步按鈕 27 還有數(shù)據(jù)接收狀態(tài) 還有波形圖標(biāo) 下面是程序框圖 28 6 2 先來(lái)說(shuō)一下串口配置 29 串口字 VI 調(diào)用串口子 VI 程序框圖 使用子 VI 可以很方便的調(diào)用 并且一看就知道是串口配置 6 3 時(shí)間同步程序 時(shí)間顯示程序 6 4 發(fā)送指令程序與程序接受溫度值并進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)實(shí)時(shí)顯示波形程序 30 6 5 CRC 檢驗(yàn)程序 這是小圖標(biāo) 程序框圖為 程序的下載地址在最后一頁(yè) 下面是效果圖 31 32 以上就是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的介紹 通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì) 掌握了定時(shí)器多任務(wù) CRC 校驗(yàn) FIFO 串口使用 上位機(jī) labVIEW 的開發(fā)及 labVIEW 的一些使用方法 意 義頗豐 通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)際操作 才能很深刻的理解應(yīng)用 在這里要感謝兩個(gè) 人 一個(gè)是我的單片機(jī)老師 程利民 是他把我引上單片機(jī)開發(fā)這條路 是我 入了門 并且我記得他講過(guò)的三句話給我影響頗深 所有的程序都是由不同狀態(tài)組成 搞清這些狀態(tài)才能寫好一個(gè)程序所有的程序都是由不同狀態(tài)組成 搞清這些狀態(tài)才能寫好一個(gè)程序 永遠(yuǎn)不用給程序有死循環(huán)的機(jī)會(huì)永遠(yuǎn)不用給程序