智能散熱系統(tǒng)課程設(shè)計報告

1、單片機原理及接口課程設(shè)計報告題 目： 智能散熱系統(tǒng) 專業(yè)名稱： 通信工程 班 級： 創(chuàng)新 142 學(xué) 號： 201411403128 姓 名： 劉小杰 2015年 12月課程設(shè)計報告首頁院、系（部）信息工程學(xué)院專業(yè)通信工程 班級創(chuàng)新142學(xué)號201411403128姓名劉小杰任課教師陳瑋課程名稱單片機原理及接口成績評語 簽字： 年 月 日復(fù)核人意見 簽字： 年 月 日課程設(shè)計報告的要求：首先應(yīng)先介紹課程設(shè)計的基本內(nèi)容（包括設(shè)計目標(biāo)）、設(shè)計的背景及意義。其次是方案論證：說明設(shè)計的原理并進行方案選擇，再然后進行硬件電路的設(shè)計及原理說明，和軟件的流程說明。第三是過程(設(shè)計或?qū)嶒?論述：對設(shè)計調(diào)試工作

2、的詳細表述。最后是結(jié)論或總結(jié)：對整個研究工作進行歸納和綜合、包括心得體會。大致內(nèi)容按上面要求來寫，也可以參考網(wǎng)上“單片機 課程設(shè)計報告”來擴充。文章中的格式規(guī)定：圖：圖的名稱采用中文，圖名在圖片下面格式為：圖1-1，后接圖名。表格：表名在表格上面。正文五號字一級標(biāo)題 四號 加粗二級標(biāo)題 小四 加粗行距：1.5倍附錄的程序：兩列頁邊距：上下2.5厘米 左右2.8厘米不要目錄需要中文摘要 排版參考畢業(yè)設(shè)計論文格式（見下頁）參考文獻若有可寫打印的報告里面不需要附錄程序 電子版里面需要報告里面應(yīng)該有各模塊電路圖 調(diào)試現(xiàn)象圖刻盤要求：最后，除了打印的，全班把每個人的程序（keil項目及hex文件）、電路

3、（proteus文件或硬件的照片及電路原理圖）和報告打包壓縮后命名為“班級名-學(xué)號-姓名”（如電信091-123456-陳瑋）刻盤。散熱系統(tǒng)劉小杰信息工程學(xué)院摘要：由于單片機體積小、成本低、使用方便，所以被廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制。通過本次課程設(shè)計掌握單片機硬件和軟件方面的知識，更深入的了解單片機的實際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：單片機，程序，DS18B20溫度傳感器，LCD1602液晶顯示屏，定時器，直流電機等等1課程設(shè)計的基本內(nèi)容為實現(xiàn)系統(tǒng)能采集當(dāng)前環(huán)境溫度，當(dāng)溫度達到一定值時觸發(fā)直流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動進行主動散熱，并且隨著溫度的變化而改變風(fēng)力大小，風(fēng)力與溫度成正比，本系統(tǒng)設(shè)置了三個檔來控制風(fēng)

4、力的大小，20C°-22C°為一檔，22C°-24C°為二檔，24C°-26C°為三檔（為了演示方便而設(shè)計的三檔，在實際用途中可依據(jù)要求來設(shè)置）。本智能散熱系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境溫度智能調(diào)控風(fēng)力的功能可以放置在一些硬件中以達到降溫的功能。2 方案論證2.1 設(shè)計原理及方案選擇通過DS18B20溫度傳感器來采集當(dāng)前環(huán)境的溫度，通過LCD1602液晶顯示屏來顯示溫度以及工作時間，CPU根據(jù)當(dāng)前溫度來控制電機的速度。2.2 硬件電路設(shè)計及原理說明 使用P1.1口來連接電機，P0口連接LCD1602，P2.5口為讀/寫選擇端，P2.6為命令/數(shù)據(jù)選擇端

5、，P2.7為使能端，P3.7口為數(shù)據(jù)總線，P3.4口為定時器0，P3.5為定時器1. 圖為DS18B20原理圖 圖為LCD1602原理圖 圖為外部電路接線圖 3 設(shè)計過程論述3.1 DS18B20溫度傳感器DS18b20采用單總線的結(jié)構(gòu)，單總線的特點就是只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換都由這根線進行。DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化ROM操作指令存儲器操作指令數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括：1、初始化時序2、寫時序3、讀時序DS18B20的初始化主機首先發(fā)出一個480960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖剑⒃陔S后的480微秒時間內(nèi)對總線進行檢測，如果有低電平出現(xiàn)說明總線上有器件已

6、做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平說明總線上無器件應(yīng)答。做為從器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待1560微秒后將總線電平拉低60240微秒做出響應(yīng)存在脈沖，告訴主機本器件已做好準(zhǔn)備。若沒有檢測到就一直在檢測等待 初始化時序圖初始化程序unsigned char Ds18b20Init()unsigned int i;DSIO=0; /將總線拉低480us960usi=70;while(i-);/延時642usDSIO=1;/然后拉高總線，若DS18B20做出反應(yīng)會將在15us60us后將總線拉低i=0;whil

7、e(DSIO)/等待DS18B20拉低總線i+;if(i>50000)/等待>50MSreturn 0;/初始化失敗return 1;/初始化成功主機發(fā)出各種操作命令都是向DS18B20寫0和寫1組成的命令字節(jié)，接收數(shù)據(jù)時也是從DS18B20讀取0或1的過程。寫周期最少為60微秒，最長不超過120微秒。寫周期一開始做為主機先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機想寫0，則將總線置為低電平，若主機想寫1，則將總線置為高電平，持續(xù)時間最少60微秒直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平至少1微秒給總線恢復(fù) 。而DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待15微秒然后從15us到45us開始

8、對總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。寫操作時序圖向DS18B20寫入一個字節(jié)void Ds18b20WriteByte(unsigned char dat)unsigned int i,j;for(j=0;j<8;j+)DSIO=0;/每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1usi+;DSIO=dat&0x01; /然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始i=6;while(i-); /延時68us，持續(xù)時間最少60usDSIO=1;/然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值dat>>=1; 讀周期是從主機把單總線拉低1微秒之后就

9、得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。作為從機DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結(jié)束。若要送出1則釋放總線為高電平。主機在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時間內(nèi)完成對總線進行采樣檢測，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認為1。完成一個讀時序過程，至少需要60微秒才能完成讀操作時序圖讀取一個字節(jié)unsigned char Ds18b20ReadByte()unsigned char byte,bi;unsigned int i,j;for(

10、j=8;j>0;j-)DSIO=0;/先將總線拉低1usi+;DSIO=1;/然后釋放總線i+;i+;/延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=DSIO; /讀取數(shù)據(jù)，從最高位開始讀取byte=(byte>>1)|(bi<<7); /*將byte右移一位，然后或上左移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補0。*/ i=4;/讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)while(i-);return byte; DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 、配置寄存器。光刻 ROM 中的 64 位序列號是出

11、廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（地址： 28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，并且每個 DS18B20 的序列號都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一個 DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過單總線對多個 DS18B20 進行尋址，從而實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。DS18B20的存儲器由一個高速暫存RAM和一個非易失性

12、、電可擦除（E2）RAM組成。DS18B20經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。所以當(dāng)我們只想簡單的讀取溫度值的時候，只用讀取暫存器中的第0和第1個字節(jié)就可以了。簡單的讀取溫度值的步驟如下：1、跳過ROM操作2、發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令3、跳過ROM操作4、發(fā)送讀取溫度命令5、讀取溫度值開始轉(zhuǎn)換溫度void Ds18b20ChangTemp()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);/跳過ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0x44); /溫度轉(zhuǎn)換命令Delay1ms(100);發(fā)送讀取溫度命

13、令void Ds18b20ReadTempCom()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc); /跳過ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0xbe); /發(fā)送讀取溫度命令讀取溫度int Ds18b20ReadTemp()unsigned int temp=0;unsigned char tmh,tml;Ds18b20ChangTemp();/先寫入轉(zhuǎn)換命令Ds18b20ReadTempCom();/然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令tml=Ds18b20ReadByte();/讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié)tmh=Ds18b20

14、ReadByte();/再讀高字節(jié)temp=tmh;temp<<=8;temp|=tml;return temp;3.2 LCD1602液晶顯示屏LCD1602的引腳操作步驟:1、初始化2、寫命令（RS=L）設(shè)置顯示坐標(biāo)3、寫數(shù)據(jù)（RS=H）寫入一個字節(jié)命令void LcdWriteCom(unsigned char com) /寫入命令RS=0;RW=0;GPIO_LCD=com;Delay1ms(10);LCDE=1;Delay1ms(10);LCDE=0;寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)void LcdWriteData(unsigned char dat)/寫入數(shù)據(jù)RS=1;RW=0;GP

15、IO_LCD=dat;Delay1ms(10);LCDE=1;Delay1ms(10);LCDE=0;初始化void LcdInit() /LCD初始化子程序 LcdWriteCom(0x38); /設(shè)置顯示模式LcdWriteCom(0x0c); /開顯示不顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍LcdWriteCom(0x06); /寫一個指針加1LcdWriteCom(0x01); /清屏LcdWriteCom(0x80); /設(shè)置數(shù)據(jù)指針起點1602的指令碼DL：0時：選擇4位數(shù)據(jù)總線模式。1時：選擇8位數(shù)據(jù)總線模式。N：0時：選擇顯示一行。1時：選擇顯示兩行。F：0選擇5*7模式，1選擇5*10模式。一

16、般只有5*7模式。顯示開/關(guān)及按鍵顯示RAM地址映射圖3.3編程調(diào)試過程出現(xiàn)的問題當(dāng)控制電機速度的程序放在定時器1的中斷中則會導(dǎo)致液晶顯示屏出現(xiàn)閃爍，這是因為每中斷一次就進入中斷程序，則讀取溫度的程序就沒有運行，所欲顯示就會出錯，而當(dāng)控制電機的程序放在主程序中，則電機的速度則無法控制，只有轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)。這個問題無法突破就無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)力大小以及正確顯示溫度的功能，嘗試了多種辦法后發(fā)現(xiàn)在讀取溫度的時候先將定時器關(guān)閉，讀取溫度結(jié)束后就開啟定時器。4、程序清單#include<reg51.h>void Time1Config();/*相關(guān)字符的重定義*/#define uchar unsig

17、ned char#define uint unsigned int#define LCD1602_DATAPINS P0sbit LCD1602_E=P27; /定義P2.7口為使能端sbit LCD1602_RW=P25; /定義P2.5口為讀/寫選擇端(H/L)sbit LCD1602_RS=P26; /定義P2.6口為數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)sbit DSPORT=P37; /定義P3.7口為總線sbit PWM=P11; /定義P1.1為電機電壓輸出端/*定義一些相關(guān)變量*/unsigned char timer1;float tp;int temp,speed;unsigned c

18、har table='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'int i1=0,n1=0,j1=0,a1,k1=0,m1=0,flag=0,o1=0,p1=0,z1=0;/*LCD1602延時函數(shù)*/void Lcd1602_Delay1ms(uint c) /誤差 0us uchar a,b;for (; c>0; c-) for (b=199;b>0;b-) for(a=1;a>

19、0;a-); /*向LCD1602寫入一個字節(jié)命令*/void LcdWriteCom(uchar com) /寫入命令LCD1602_E = 0; /使能LCD1602_RS = 0; /選擇發(fā)送命令LCD1602_RW = 0; /選擇寫入LCD1602_DATAPINS = com; /放入命令Lcd1602_Delay1ms(1);/等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持時間LCD1602_E = 0;/*向LCD1602寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)*/ void LcdWriteData(uchar dat)/寫入數(shù)據(jù)LCD1602_

20、E = 0;/使能清零LCD1602_RS = 1;/選擇輸入數(shù)據(jù)LCD1602_RW = 0;/選擇寫入LCD1602_DATAPINS = dat; /寫入數(shù)據(jù)Lcd1602_Delay1ms(1);LCD1602_E = 1; /寫入時序Lcd1602_Delay1ms(5); /保持時間LCD1602_E = 0; /*初始化LCD屏*/void LcdInit() /LCD初始化子程序 LcdWriteCom(0x38); /開顯示LcdWriteCom(0x0c); /開顯示不顯示光標(biāo)LcdWriteCom(0x06); /寫一個指針加1LcdWriteCom(0x01); /清屏

21、LcdWriteCom(0x80); /設(shè)置數(shù)據(jù)指針起點/*DS18B20的延時函數(shù)*/void Delay1ms(uint y)uint x;for( ; y>0; y-)for(x=110; x>0; x-);/*DS18B20的初始化*/uchar Ds18b20Init()uchar i;DSPORT = 0; /將總線拉低480us960usi = 70;while(i-);/延時642usDSPORT = 1;/然后拉高總線，如果DS18B20做出反應(yīng)會將在15us60us后總線拉低i = 0;while(DSPORT)/等待DS18B20拉低總線i+;if(i>

22、5)/等待>5MSreturn 0;/初始化失敗Delay1ms(1);return 1;/初始化成功/*向DS18B20寫入一個字節(jié)*/void Ds18b20WriteByte(uchar dat)uint i, j;for(j=0; j<8; j+)DSPORT = 0; /每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1usi+;DSPORT = dat & 0x01; /然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始i=6;while(i-); /延時68us，持續(xù)時間最少60usDSPORT = 1;/然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值dat >>= 1;

23、/*讀取一個字節(jié)*/uchar Ds18b20ReadByte()uchar byte, bi;uint i, j;for(j=8; j>0; j-)DSPORT = 0;/先將總線拉低1usi+;DSPORT = 1;/然后釋放總線i+;i+;/延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi = DSPORT; /讀取數(shù)據(jù)，從最高位開始讀取/*將byte右移一位，然后與上左移7位后的bi，注意移動之后移掉那位補0。*/byte = (byte >> 1) | (bi << 7); i = 4;/讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)while(i-);return byte;/*

24、開始轉(zhuǎn)換溫度*/void Ds18b20ChangTemp()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc);/跳過ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0x44); /溫度轉(zhuǎn)換命令/Delay1ms(100);/等待轉(zhuǎn)換成功，而如果你是一直刷著的話，就不用這個延時了 /*發(fā)送讀取溫度命令*/void Ds18b20ReadTempCom()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0xcc); /跳過ROM操作命令Ds18b20WriteByte(0xbe); /發(fā)送讀取溫度命令/*讀取

25、溫度*/int Ds18b20ReadTemp() int temp = 0;uchar tmh, tml;TR1=0;Ds18b20ChangTemp(); /先寫入轉(zhuǎn)換命令Ds18b20ReadTempCom();/然后等待轉(zhuǎn)換完后發(fā)送讀取溫度命令tml = Ds18b20ReadByte();/讀取溫度值共16位，先讀低字節(jié)tmh = Ds18b20ReadByte();/再讀高字節(jié)temp = tmh;temp <<= 8;temp |= tml;TR1=1;return temp;/*定時器1的中斷函數(shù)*/void Time1(void) interrupt 3 TH1

26、= 0xfe; TL1 = 0x0c;timer1+;if(timer1>100) /PWM周期為100*0.5ms timer1=0; if(timer1 < speed)/直流電機的速度與speed的變化成正比PWM=1; elsePWM=0; /*設(shè)置定時器1*/void Time1Config()TMOD|= 0x10; /設(shè)置定時計數(shù)器工作方式1為定時器/-定時器賦初始值，12MHZ下定時0.5ms-/ TH1 = 0xfe; TL1 = 0x0c;ET1 = 1; /開啟定時器1中斷EA = 1;TR1 = 1; /開啟定時器/*LCD顯示讀取到的溫度*/void Lc

27、dDisplay(int temp) /lcd顯示 unsigned char datas = 0, 0, 0, 0, 0; /定義數(shù)組 if(temp< 0)/當(dāng)溫度值為負數(shù) LcdWriteCom(0xC1);/寫地址 80表示初始地址 LcdWriteData('-'); /顯示負/因為讀取的溫度是實際溫度的補碼，所以減1，再取反求出原碼temp=temp-1;temp=temp;tp=temp;temp=tp*0.0625*100+0.5;/留兩個小數(shù)點就*100，+0.5是四舍五入，因為C語言浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時候把小數(shù)點/后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5，

28、而+0.5之后大于0.5的就是進1了，小于0.5的就/算由?.5，還是在小數(shù)點后面。 else LcdWriteCom(0xC6);/寫地址 80表示初始地址 LcdWriteData('+'); /顯示正tp=temp;/因為數(shù)據(jù)處理有小數(shù)點所以將溫度賦給一個浮點型變量/如果溫度是正的那么，那么正數(shù)的原碼就是補碼它本身temp=tp*0.0625*100+0.5;if(temp>=2000 && temp<=2200) speed=30;else if(temp>=2200 && temp<=2400)speed=50;

29、else if(temp>2400) speed=70;else speed=0;/留兩個小數(shù)點就*100，+0.5是四舍五入，因為C語言浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時候把小數(shù)點/后面的數(shù)自動去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進1了，小于0.5的就/算加上0.5，還是在小數(shù)點后面。datas0 = temp / 10000;datas1 = temp % 10000 / 1000;datas2 = temp % 1000 / 100;datas3 = temp % 100 / 10;datas4 = temp % 10; LcdWriteCom(0xC8); LcdWrite

30、Data('0'+datas0); LcdWriteCom(0xC9); LcdWriteData('0'+datas1); LcdWriteCom(0xCa);LcdWriteData('0'+datas2); LcdWriteCom(0xCb);LcdWriteData('.'); LcdWriteCom(0xCc); LcdWriteData('0'+datas3); LcdWriteCom(0xCd); LcdWriteData('0'+datas4);LcdWriteCom(0xC0);

31、/寫地址 80表示初始地址LcdWriteData('t');LcdWriteCom(0xC1); /寫地址 80表示初始地址LcdWriteData('e');LcdWriteCom(0xC2); /寫地址 80表示初始地址LcdWriteData('m');LcdWriteCom(0xC3); /寫地址 80表示初始地址LcdWriteData('p');LcdWriteCom(0xC4); /寫地址 80表示初始地址LcdWriteData(':'); /*lCD上一行顯示時間*/void Lcddispla

32、y() LcdWriteCom(0x8f); LcdWriteData(tablei1); LcdWriteCom(0x8e); LcdWriteData(tablej1); LcdWriteCom(0x8d); LcdWriteData(':'); LcdWriteCom(0x8c); LcdWriteData(tablek1); LcdWriteCom(0x8b); LcdWriteData(tablem1); LcdWriteCom(0x8a); LcdWriteData(':'); LcdWriteCom(0x89); LcdWriteData(tabl

33、eo1); LcdWriteCom(0x88); LcdWriteData(tablep1); LcdWriteCom(0x87); LcdWriteData(':'); LcdWriteCom(0x86); LcdWriteData(tablez1); LcdWriteCom(0x85); LcdWriteData('D'); LcdWriteCom(0x80); LcdWriteData('t'); LcdWriteCom(0x81); LcdWriteData('i'); LcdWriteCom(0x82); LcdWriteData('m'); LcdWriteCom(0x83); LcdWriteData('e')