微機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用

1、微機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng) 學(xué) 號(hào)： 110603156 姓 名： 吳佰洲 年 級(jí)： 11級(jí)自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 叢玉華 開(kāi)課學(xué)期教室上交時(shí)間成績(jī)大三上實(shí)B-302目 錄一、硬件部分 1、AT89C51芯片 2、74LS373芯片 3、8155芯片 4、ADC0808芯片 5、DS18B20芯片 6、I2C總線7、 系統(tǒng)電路圖二、軟件部分1、流程圖2、程序一、硬件部分 1、AT89C51芯片基本功能:AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memo

2、ry）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。與MCS-51 兼容，含有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。引腳圖：引腳功能：1、 VCC：供電電壓 GND：接地。2.P0 、P1、P2、P3口。3.RS

3、T：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。4.ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。5、/PSEN：外部程序

4、存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。6、/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。7、XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2、74LS373芯片基本功能:74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三

5、態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊74ls373芯片。引腳圖：引腳功能：D0D7 數(shù)據(jù)輸入端OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端O0O7 輸出端真值表： 對(duì)74LS373，當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門導(dǎo)通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平時(shí)，輸出懸空。當(dāng)74LS373用作鎖存器時(shí)，應(yīng)使OE為低電平導(dǎo)通輸出，此時(shí)鎖存使能端C為高電平時(shí)，輸出Q0Q7 狀態(tài)與輸入端D1D7狀態(tài)相同；當(dāng)C發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，輸入端D0D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0Q7。3、8155芯片基本功能:8155是一個(gè)具有RAM、I/O和計(jì)數(shù)器的通用可編程接

6、口多功能芯片。其具有的資源為：256B的靜態(tài)RAM；兩個(gè)可編程的8位并行I/O口PA和PB；一個(gè)可編程的6位并行I/O口PC；一個(gè)可編程14位減計(jì)數(shù)器TC；8位地址鎖存器。引腳圖：引腳功能：VCC：+5V電源。RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。復(fù)位后，3個(gè)I/O口均為輸入方式。AD0AD7：三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)總線。與單片機(jī)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線（P0口）相連。單片機(jī)與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過(guò)這個(gè)總線口傳送的。RD：讀選通信號(hào)，控制對(duì)8155的讀操作，低電平有效。WR：寫選通信號(hào)，控制對(duì)8155的寫操作，低電平有效。CE：片選信號(hào)線，低電平有效。IO/M ：8155的RA

7、M存儲(chǔ)器或I/O口選擇線。當(dāng)IO/M =0時(shí)，則選擇8155的片內(nèi)RAM，AD0AD7上地址為8155中RAM單元的地址（00HFFH）；當(dāng)IO/M =1時(shí)，選擇 8155的I/O口，AD0AD7上的地址為8155 I/O口的地址。ALE：地址鎖存信號(hào)。8155內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機(jī)P0口輸出的低8位地址信息及 ，IO/ 的狀態(tài)都鎖存到8155內(nèi)部鎖存器。因此，P0口輸出的低8位地址信號(hào)不需外接鎖存器。PA0PA7：8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。PB0PB7：8位通用I/O口，功能同A口。PC0PC5：有兩個(gè)作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口

8、和PB口的控制信號(hào)線，這些可通過(guò)程序控制。TIMER IN：定時(shí)/計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。TIMER OUT：定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸出端。4、ADC0808芯片基本功能:ADC 是CMOS器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。引腳圖：引腳功能：IN0IN78路模擬輸入D7D0A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。

9、0;ADDA、ADDB、ADDC模擬通道選擇地址信號(hào)，ADDA為低位，ADDC為高位。 VR(+)、VR(-)正、負(fù)參考電壓輸入端ALE地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號(hào)常和START信號(hào)連在一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。 STARTA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。OE輸出允許信號(hào)，高電平有效。工

10、作時(shí)序：當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)，ALE信號(hào)一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨ALE之后(或與ALE同時(shí))出現(xiàn)。START的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復(fù)位，在該上升沿之后的2s加8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)(不定)，EOC信號(hào)將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后EOC再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC信號(hào)后，便立即送出OE信號(hào)，打開(kāi)三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。5、DS18B20芯片基本功能:單線接口：僅需一根口線與MCU 連接 ,無(wú)需外圍元件，由總線提供電源 ，測(cè)溫范圍為-5575，精度為0.5 ，九位溫度讀數(shù) 。 引腳圖：引腳功能： GND：接地Ø VDD：電源電壓。

11、 DQ：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線接口，可作寄生供電）。ØDS18B20時(shí)序及信號(hào)方式 所有的單總線器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義 了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1。所有這些信號(hào)，除了應(yīng)答脈沖以外，都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。并且發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前，這一點(diǎn)與多數(shù)串行通信格式不同（多數(shù)為字節(jié)的高位在前）。 6、I2C總線基本功能: I2C總線只有兩根雙向信號(hào)線。一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。 每個(gè)接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件間的數(shù)據(jù)傳送可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這時(shí)主機(jī)即為發(fā)送器。由

12、總線上接收數(shù)據(jù)的器件則為接收器。 I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號(hào)。 數(shù)據(jù)傳送格式:（1）字節(jié)傳送與應(yīng)答每一個(gè)字節(jié)必須保證是8位長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位（MSB），每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）（2）數(shù)據(jù)幀格式在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/），用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（T

13、），“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。a、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳送過(guò)程中不變：注：有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機(jī)向從機(jī)傳送，無(wú)陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機(jī)向主機(jī)傳送。A表示應(yīng)答， 表示非應(yīng)答（高電平）。S表示起始信號(hào)，P表示終止信號(hào)。b、主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即由從機(jī)讀數(shù)據(jù)c、在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相。 7、系統(tǒng)電路圖二、軟件部分流程圖開(kāi)始KEY1是否按下否是自動(dòng)模式手

14、動(dòng)模式手動(dòng)控制聲光報(bào)警，通風(fēng)口以及灌溉系統(tǒng)的開(kāi)關(guān) KEY2鍵是否按下否是閾值界面采集界面 顯示聲光報(bào)警否是閾值保存更改閾值 判斷溫濕度是否超過(guò)閾值 程序：#include <reg51.h>#include <absacc.h>#include"i2c.h"unsigned int max1=40; /第一路閾值*100unsigned int max2=20; /第二路閾值*100void At24c02Write(unsigned char ,unsigned char );/#define 2817 XBYTE0x7FFH/8155 各部件地址

15、#define STATE8155 XBYTE0x7FF8#define IOA XBYTE0x7FF9#define IOB XBYTE0x7FFA#define IOC XBYTE0x7FFB#define TIMERH XBYTE0x7FFD#define TIMERL XBYTE0x7FFC/adc0809 各通道地址#define IN0 XBYTE0xFEF8 /11111110 11111000#define IN1 XBYTE0xFEF9 /11111110 11111001#define IN2 XBYTE0xFEFA /11111110 11111010volatile u

16、nsigned char addr=0; /采集通道編號(hào)unsigned char dig_data2=0; /保存采集數(shù)據(jù)unsigned int temp1=0; /將顯示第一路，8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)unsigned int temp2=0; /將顯示第二路，8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)unsigned int value1=0; /8位二進(jìn)制，轉(zhuǎn)電壓值時(shí)中間變量，第一路unsigned int value2=0; /8位二進(jìn)制，轉(zhuǎn)電壓值時(shí)中間變量，第二路unsigned int temp1_u=0; /計(jì)算后電壓值*100，第一路unsigned int temp2_u=0; /計(jì)算后電壓值*100，第二路

17、bit flag=1; /定時(shí)器T0,選路標(biāo)志 bit display_mode=0; /顯示模式 閾值和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù) sbit key1_switch=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P15;sbit arm_led=P13;sbit arm_beep=P14;sbit led1=P16;sbit led2=P17;bit flag_arm=1; unsigned char code DIG_CODE17=0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x

18、83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E,0xBF;/共陽(yáng)代碼 /code類型數(shù)組void Delay1ms(unsigned int c) ;Delay();Initial();Key_down();Display_mode0();Display_mode1();Arm();Display();main() unsigned char a=0; Initial(); while(1) Key_down();/判斷按鍵情況Display(); /顯示數(shù)據(jù) Initial() /8155初始化STATE8155=0x03;IOB=0x00;/初始中斷EA=1;EX0=1;IT0=1;

19、ET0=1;/初始化定時(shí)器T0TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;TR0=1;Key_down() /判斷按鍵情況 unsigned char a=0; if(key1_switch=0) /顯示模式切換 Delay1ms(1); if(key1_switch=0) display_mode=display_mode; while(a<50) && (key1_switch=0) /檢測(cè)按鍵松手檢測(cè) Delay1ms(1); a+; void Delay1ms(unsigned int c) /誤差

20、 0us unsigned char a, b;/-c已經(jīng)在傳遞過(guò)來(lái)的時(shí)候已經(jīng)賦值了，所以在for語(yǔ)句第一句就不用賦值了-/ for (;c>0;c-)for (b=38;b>0;b-)for (a=130;a>0;a-); delay() unsigned int a=500; while(a-);Display_mode0() /顯示實(shí)時(shí)采集電壓模式 /顯示第一路采集的電壓值 temp1=dig_data0; value1=temp1*50/256; / 公式： IOB=0x01; /第一位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; /消隱 IOA=DIG_CODE0; Delay()

21、; IOB=0x02; /第二位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue1/10; Delay(); IOB=0x04; / 第三位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue1%10; Delay(); /無(wú)數(shù)據(jù)顯示位 IOB=0x08; /第二位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); IOB=0x10; / 第三位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); /顯示第二路采集的電壓值 temp2=dig_data1; value2=temp2*99/256; / 公式：va

22、lue/5V=temp2/256 IOB=0x20; / 第六位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x40; / 第七位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue2/10; Delay(); IOB=0x80; / 第八位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODEvalue2%10; Delay(); if( value1>max1) arm_led=1; arm_beep=1; led1=1; else if(value2>max2) arm_led=1; arm_beep=1; led2=1;

23、 else arm_led=0;led1=0; arm_beep=0; led2=0; if(key3=0) led1=led1; while(key3=0) if(key4=0) led2=led2; while(key4=0) Display_mode1() /顯示閾值模式 unsigned char a=0; unsigned char t； /顯示第一路閾值 IOB=0x01; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x02; IOA=DIG_CODEmax1/10; Delay(); IOB=0x04; IOA=DIG_CODEmax1%10; Delay(); /

24、無(wú)數(shù)據(jù)顯示位 IOB=0x08; /第二位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); IOB=0x10; / 第三位數(shù)碼管 IOA= 0xFF; IOA=DIG_CODE16; Delay(); /顯示第二路閾值 IOB=0x20; IOA=DIG_CODE0; Delay(); IOB=0x40; IOA=DIG_CODEmax2/10; Delay(); IOB=0x80; IOA=DIG_CODEmax2%10; Delay(); Delay1ms(10); if(key2=0) display_mode=display_mode; if(key2=0

25、&&display_mode=0) At24c02Write(1,max2); while(a<50) && (key2=0) /檢測(cè)按鍵松手檢測(cè) Delay1ms(10); a+; if(key3=0) Delay1ms(10); if(key3=0) max2+; if(max2>500) max2=500; while(a<50) && (key3=0) /檢測(cè)按鍵松手檢測(cè) Delay1ms(10); a+; if(key4=0) Delay1ms(10)； if(key4=0) max2-; if(max2=0) max

26、2=1; while(a<50) && (key4=0) /檢測(cè)按鍵松手檢測(cè) Delay1ms(10); a+; Arm() arm_led=0; arm_beep=0; if(flag_arm=1) if( value1>max1) arm_led=1; arm_beep=1; led1=1; else if(value2>max2) arm_led=1; arm_beep=1; led2=1; else arm_led=0; arm_beep=0; Display()if(!display_mode) /顯示實(shí)時(shí)采集電壓模式Display_mode0();

27、else /顯示閾值模式Display_mode1(); void T0_srv(void)interrupt 1 using 1 /定時(shí)器T0,每隔50ms來(lái)一次中斷 TH0=(65536-50000)/256; / 初值重裝TL0=(65536-50000)%256; / 初值重裝 flag=flag; / 置標(biāo)志位 if(flag=0)IN0=0; addr=0; /開(kāi)啟第一路轉(zhuǎn)換else IN1=0; addr=1; /開(kāi)啟第二路轉(zhuǎn)換void Int0_srv(void)interrupt 0 using 2switch(addr) case 0: dig_data0=IN0; /讀取

28、第一路轉(zhuǎn)換結(jié)果 break; case 1: dig_data1=IN1; /讀取第二路轉(zhuǎn)換結(jié)果 break; default: break;void At24c02Write(unsigned char addr,unsigned char dat)I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1);/發(fā)送寫器件地址I2C_SendByte(addr, 1);/發(fā)送要寫入內(nèi)存地址I2C_SendByte(dat, 0);/發(fā)送數(shù)據(jù)I2C_Stop();unsigned char At24c02Read(unsigned char addr)unsigned char num;

29、I2C_Start();I2C_SendByte(0xa0, 1); /發(fā)送寫器件地址I2C_SendByte(addr, 1); /發(fā)送要讀取的地址I2C_Start();I2C_SendByte(0xa1, 1); /發(fā)送讀器件地址num=I2C_ReadByte(); /讀取數(shù)據(jù)I2C_Stop();return num;bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c) Start_I2c(); /啟動(dòng)總線 SendByte(sla); /發(fā)送器件地址 if(ack=0)return(0); SendByte(c); /發(fā)送數(shù)據(jù) if(ack=0)return(0); Stop_I2c(); /結(jié)束總線 return(1);unsigned char IRcv