畢業(yè)設(shè)計單片機以溫度計為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計

1、單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告課題：以溫度計為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院班級：3071姓名：張瑋唯學(xué)號：3072110103課題：以溫度計為主的多功能系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計目的單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計是一項重要的實踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間必須接受的一項工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計過程中，在教師指導(dǎo)下，運用工程的方法，通過一個簡單課題的設(shè)計練習(xí)，可使學(xué)生通過綜合的系統(tǒng)設(shè)計，熟悉應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程、設(shè)計要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計方法，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。通過課程設(shè)計，應(yīng)能加強學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：(1

2、)獨立工作能力和創(chuàng)造力；(2)綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力；(3)查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；(4)工程繪圖的能力；(5)編寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。二、設(shè)計要求1總體要求(1)獨立完成設(shè)計任務(wù)(2)繪制系統(tǒng)硬件總框圖(3)繪制系統(tǒng)原理電路圖(4)制定編寫設(shè)計方案，編制軟件框圖，完成詳細完整的程序清單和注釋；(5)制定編寫調(diào)試方案，編寫用戶操作使用說明書(6)寫出設(shè)計工作小結(jié)。對在完成以上文件過程所進行的有關(guān)步驟如設(shè)計思想、指標論證、方案確定、參數(shù)計算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并對所完成的設(shè)計作出評價，對自己整個設(shè)計工作中經(jīng)驗教訓(xùn)，總結(jié)收獲和今

3、后研修方向。2具體要求本次工程實踐主要以單片機為基礎(chǔ)，進行單片機軟件編程，目的是為了提高學(xué)生的軟件編程和系統(tǒng)設(shè)計能力，整個設(shè)計系統(tǒng)包括兩個部分，硬件及軟件部分，硬件部分已經(jīng)制作成功，學(xué)生只需要掌握其原理和焊接相應(yīng)的元器件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應(yīng)用場所即可，另外對所焊接的電路還需要進行仔細的檢查，判斷是否有焊接錯誤的地方或者短路的地方，對出現(xiàn)的異常情況要能夠根據(jù)現(xiàn)象判別原因，并具備解決問題的能力，從而切實提高學(xué)生的硬件電子電路的分析、判斷能力。我們要完成的軟件編程任務(wù)主要包括以下幾點：1 ）、熟悉KeilC51編程平臺及Proteus仿真；2 ）、當按下A按鍵，實現(xiàn)蜂鳴器或繼電器動

4、作；3 ）、當按下B按鍵，實現(xiàn)LED流水燈（循環(huán)顯示）；4 ）、當按下C按鍵，實現(xiàn)數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示（顯示內(nèi)容可以自己確定）；5）、當按下D按鍵，就要實現(xiàn)顯示溫度到達一定值的時候報警。三、設(shè)計步驟3、1系統(tǒng)硬件總框圖圖1系統(tǒng)設(shè)計總框圖此次課程設(shè)計，AT89C52是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓,高性能CMOSW微處理器，俗稱單片機此次課程設(shè)計的電子鐘就是由AT89C52單片機、時鐘電時&、報警電路，LED流水燈電路，動態(tài)數(shù)碼管顯示電路、音樂電路等組成。運用匯編語言來控制

5、單片機AT89C52SE實現(xiàn)LED流水燈、報警器、動態(tài)數(shù)碼顯示、電子音樂等功能，并在此基礎(chǔ)上綜合運用上述功能，實現(xiàn)電子鐘的設(shè)計（包括鍵盤、時鐘、顯示等），溫度測量控制系統(tǒng)（包括鍵盤、顯示、控制、報警等）。且本設(shè)計中的AT89C52單片機是整個工作過程的核心，是整個設(shè)計靈魂，它控制了脈沖時序的產(chǎn)生，顯示信號的發(fā)送控制顯示LED的選擇。同時也考慮到AT89C52單片機來制作電子時鐘其最大的好處就是可最大的調(diào)整時鐘使其準確度更高。3、2系統(tǒng)總體設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，本實驗有硬件和軟件兩部分組成。其中硬件設(shè)計框圖如圖1所示。它是由以單片機為核心，LED流水燈、蜂鳴器、數(shù)碼管等常用模塊組成。軟件設(shè)計則是根據(jù)

6、具體要求編寫程序代碼調(diào)動硬件實現(xiàn)設(shè)計功能。-6D£Fb *:以!<TAS-aWT-:-pi.+，1，-f ija.APMSCF'L&f-£ll2ltWWDQ FE3.VXD1 *1祖川皿 PH*IX3P6g ROTAUT15S PI.Vj®X4TV1Z ,工好0 7Zj».1+UIVIXDO,1Q®njirnP3.<ra F3jm rzuaffW FJ.1HKTZSTTTNe FFFF 卡 FFFF 遭-mm£W8、圖2系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計圖3、2、1蜂鳴器模塊蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過蜂鳴器內(nèi)部電磁線圈，使

7、電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，由于單片機IO口輸出的電流較小，其TTL電平驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。以獲得較大的電流來使蜂鳴器發(fā)出聲響。再通過程序改變單片機對應(yīng)IO口輸出波形的頻率，就可以改變控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的曲調(diào)。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小。3、2、2LED流水燈模塊因為我們用的數(shù)碼管是共陽極，單片機不能直接接高電平驅(qū)動LED燈，所以要用外加電源和分壓電阻來產(chǎn)生低電平驅(qū)動燈亮。編程時按要求依次從低位到高位逐個變?yōu)榈碗娖剑却僭S時刻再變高，即可實現(xiàn)LED燈的流水式閃爍顯示。3、2、3數(shù)碼管模塊數(shù)

8、碼管有共陽和共陰之分，我們試用的是共陽極數(shù)碼管。靜態(tài)顯示，原理簡單，容易編程，但電路復(fù)雜占用的資源較多。動態(tài)顯示電路，控制較難，但電路簡單，在資源緊張時是首選。我們這里用的是動態(tài)顯示。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃”a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起。通過片選的方式來選擇是那個數(shù)碼管顯示。表1字型共陽極段碼字型共陽極段碼014H525H10D7H624H24CH7857H345H804H487H905H3、2、4溫度報警模塊我們接P3.4,作為溫度傳感器，當溫度達到報警溫度時，P3.4就變?yōu)榈碗娖?，這時喇叭所接的

9、P3.0變?yōu)楦唠娖剑染蜁懽鳛閳缶?。當溫度低于報警溫度時，P3.5就是高電平，這時P3.0就為低電平，所以喇叭就不響。3、3系統(tǒng)分步設(shè)計3、3、1蜂鳴器下圖為蜂鳴器電路圖4蜂鳴器電路本電路是通過一個PNP三極管9012來放大信號驅(qū)動蜂鳴器的，如圖4蜂鳴器的正極接到VCC(+5V)電源上面，負極接到三極管的發(fā)射極，三極管的基極經(jīng)過限流電阻R11后由單片機的IO控制，當輸出高電平時，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制IO口的P3.0輸出的電平高低來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉，P3.0是高電平蜂鳴

10、器發(fā)出聲音，P3.0是蜂鳴器關(guān)閉聲音，從而實現(xiàn)各種可能音響的產(chǎn)生。3、3、2LED流水燈如圖3所示,D1-D8連接到R1-R8這8個電阻，冉連接到單片機IO口P0,當P0口某腳變低時，相應(yīng)的LED發(fā)光。只要我們讓程序按要求IO口中的P0.0-P0.7依次從逐個變低等待少許時刻再變高，這樣就實現(xiàn)流水燈效果。再改變延時時間，就能改變流水燈的流動速度。圖3LED流水燈電路3、3、3數(shù)碼管顯示電路我們采用的是動態(tài)顯示電路，字符是在不同時刻出現(xiàn)的，即同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，所以只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。

11、數(shù)碼管不同位顯示的時間間隔則是通過調(diào)整延時程序的延時長短來完成。數(shù)碼管顯示的時間間隔也能夠確定數(shù)碼管顯示時的亮度，若顯示的時間間隔長，顯示時數(shù)碼管的亮度將亮些，若顯示的時間間隔短，顯示時數(shù)碼管的亮度將暗些。若顯示的時間間隔過長的話，數(shù)碼管顯示時將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。本設(shè)計采用共陽電路：圖5為數(shù)碼管顯示電路圖5數(shù)碼管電路3、3、4溫度報警電路圖6溫度報警模塊圖用SW5充當溫度傳感器，當溫度達到報警溫度時，SW5閉合時，P3.0就是高電平，喇叭響，但溫度低于報警溫度時，SW5就斷開，P3.0就是低電平，喇叭就不響了。3、3、5AT89C52AT89C521此次課程設(shè)計的核心部分。其管腳圖如下:16圖10

12、AT89C52t腳圖AT89C521低功耗、高性能的CMOS8單片機。片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲器,且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外，AT89C52勺指令系統(tǒng)和引腳與80C52完全兼容。AT89C52&管腳功能如下：VCC供電電壓；GND接地；P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。；P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流；P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時

13、，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流；P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能：P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（用行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）;P3.3是/INT1（外部中斷1）;P3.4是TO（記時器0外部輸入）；P3.5是T1（記時器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）；P3.7是/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）；P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST卻兩個機器周期白高

14、電平時間。ALE/PROG當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH,不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩器的輸出。四、軟件單元設(shè)計4.1 程序流程圖4.2 程序清單軟件設(shè)計采用匯編語言：ORG7000H;程序執(zhí)行開始地址LJMPSTART;跳轉(zhuǎn)到標號start執(zhí)

15、行ORG8100HSTART:LCALLKEY;調(diào)用按鍵子程序AJMPSTARTKEY: MOV P1,#0F0H MOV A,P1 MOV B,A ACALL DELAY2 MOV A,P1 CJNE A,B,K4 CJNE A,#0E0H,K1 AJMP KEYAK1:CJNE A,#0D0H,K2AJMP KEYBK2:CJNE A,#0B0H,K3AJMP KEYC 序K3:CJNE A,#070H,K4AJMP KEYDK4:RET;單片機按鍵口置位判斷是否有鍵按下，沒有則轉(zhuǎn)移判斷KEYA鍵是否按下，沒有則轉(zhuǎn)移KEYA鍵按下，執(zhí)行揚聲器子程序判斷KEYB鍵是否按下，沒有則轉(zhuǎn)移KEYB

16、鍵按下，執(zhí)行流水燈子程序判斷KEYC鍵是否按下，沒有則轉(zhuǎn)移KEYC鍵按下，執(zhí)行數(shù)碼管動態(tài)顯示子程判斷KEYD鍵是否按下，沒有則轉(zhuǎn)移KEYD鍵按下，執(zhí)行速度里程表子程序;*揚聲器*KEYA:MOVR5,#0FFHSETBP3.0DJNZR5,$MOVR6,#0FFHCLRP3.0DJNZR6,$RET；*流水燈*KEYB:MOVP2,#11111110BLCALLDELAY1MOVP2,#11111101BLCALLDELAY1MOVP2,#11111011BLCALLDELAY1MOVP2,#11110111BLCALLDELAY1MOVP2,#11101111BLCALLDELAY1MOVP

17、2,#11011111BLCALLDELAY1MOVP2,#10111111BLCALLDELAY1MOVP2,#01111111BLCALLDELAY1SETBP2.7RET；數(shù)碼管動態(tài)顯示KEYC:CLRP1.0MOVP0,#0F9HSETBP1.3ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.3MOVP0,#0A4HSETBP1.2ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.2MOVP0,#0B0HSETBP1.1ACALLDELAY2MOVP0,#0FFHCLRP1.1MOVP0,#99HSETBP1.0ACALLDELAY2RET；智能溫度計KEYD:KD:JB

18、P35KASJMPKDKA:MOVR5,#0FFHSETBP3.0DJNZR5,$MOVR6,#0FFHCLRP3.0DJNZR6,$RETDELAY1:MOVR7,#25;延時0.5sDL1:MOVR6,#100DL2:MOVR5,#100DJNZR5,$DJNZR6,DL2DJNZR7,DL1RETDELAY2:MOVR4,#10;延時2msDL3:MOVR3,#100DJNZR3,$DJNZR4,DL3RET；END五、設(shè)計調(diào)試調(diào)試應(yīng)由硬件調(diào)試和軟件調(diào)試量部分組成。在調(diào)試時必須先硬、軟件分別調(diào),再硬軟間結(jié)合調(diào)的宗旨。我們用Proteus仿真軟件來代替硬件仿真，用Proteus畫好仿真圖，

19、再將軟件調(diào)試的結(jié)果燒進去軟件調(diào)試：首先是對各個子程序設(shè)計的調(diào)試，確保每個子程序的實驗現(xiàn)象符合編寫的要求。然后對整個程序進行調(diào)試，將所有的程序進行整和，會出現(xiàn)程序的混亂的問題，則必須修改調(diào)用名稱，同時可統(tǒng)一延時子程序，減少不必要的程序語句。將所有修改完畢后，編譯無錯誤。按照此次課程設(shè)計的要求調(diào)試過程如下：按鍵KEY0,KEY1,KEY2,KEY3分別對應(yīng)蜂鳴器，LED流水燈，數(shù)碼管，音樂四個功能。1、蜂鳴器測試通過按按鍵KEY0聽到蜂鳴器發(fā)出“嘀”，“嘀”的響聲；與相應(yīng)的程序代碼相比較，結(jié)果正確。2、LEM水燈測試通過按按鍵KEY1觀察到LED流水燈顯示，并循環(huán)2次；與相應(yīng)的程序代碼相比較，結(jié)果正確。3 、數(shù)碼管測試通過按按鍵KEY2觀察到數(shù)碼管從“1000”開始計時，依次顯示“1001”,“100