單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、精選文檔中國民航大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字溫度計(jì)姓 名： 白楊 學(xué) 號(hào)： 111141101 專業(yè)班級： 自動(dòng)化A 指導(dǎo)老師： 常美華/趙淑舫所在學(xué)院：航空自動(dòng)化學(xué)院2013年 12月 18日1 概述1.1 課程設(shè)計(jì)的意義 本次課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)過單片機(jī)后的一次實(shí)習(xí)，可增加我們的動(dòng)手能力。特別是對單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大幫助。1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1、基本范圍-55-1252、精度0.13、LED數(shù)碼直讀顯示4、LCD數(shù)碼直讀顯示(擴(kuò)展)2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)2.1數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論證2.1.1方案一由于本設(shè)計(jì)是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或

2、電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到電阻與溫度的對應(yīng)值的計(jì)算，感溫電路比較麻煩。而且在對采集的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。2.1.2 方案二 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電路簡單，精度高，軟硬件都以實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足設(shè)計(jì)要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，費(fèi)用較低，

3、可靠性高，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故采用了方案二。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管及液晶以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 AT89S51LED/LCD顯示DS18B20溫 度 傳 感 器圖2.21總體設(shè)計(jì)方框圖2.22系統(tǒng)仿真圖2.3系統(tǒng)模塊系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、溫度傳感器等組成。2.3.1 主控制器單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。晶振采用12MHZ。圖2.3.1晶振電路

4、2.3.2 顯示電路顯示電路采用4位共陰極LED數(shù)碼管及LCD1602，P0口由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為段碼輸出并作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。P0口的低四位作為數(shù)碼管的位選端（兩片鎖存器）。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示圖2.3.2 數(shù)碼管液晶顯示電路2.3.3溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：1、獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2、多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能3、無須

5、外部器件；4、可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；5、零待機(jī)功耗；6、溫度以或位數(shù)字；7、用戶可定義報(bào)警設(shè)置；8、報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；9、負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B02可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來完成對總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的

6、上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。圖2.3.3 溫度傳感器與單片機(jī)的連接3系統(tǒng)軟件算法分析系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序，按鍵掃描處理子程序等。3.1主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖3.1所示。初始化讀取溫度讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令調(diào)用顯示子程序圖3.1 主程序流程圖 3.2讀出溫度子程

7、序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖3.2示3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖3.3所示Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY 圖3.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖圖3.2 讀溫度流程圖3.4 計(jì)算溫度子程

8、序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖3.4所示。3.5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為1時(shí)將符號(hào)顯示位移入第一位。程序流程圖如圖3.5。 開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“1”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“0”標(biāo)志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器分離顯示溫度NY標(biāo)志位為1？Y最高位顯示“”最高為顯示分理出的數(shù)據(jù) 結(jié)束 圖3.4計(jì)算溫度流程圖 圖3.5顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖4 實(shí)驗(yàn)仿真進(jìn)入protuse后，連接好電路，并將程序下載進(jìn)去。將DS18B20的改為0.

9、1，數(shù)碼管及LCD液晶顯示溫度與傳感器的溫度相同。 圖41 數(shù)碼溫度顯示仿真 圖42 液晶溫度顯示仿真5 總結(jié)與體會(huì)通過這次對數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字溫度計(jì)的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有

10、深刻理解。在調(diào)試過程中我曾將溫度傳感器的電源、地接反啦，導(dǎo)致溫度傳感器急劇發(fā)熱，后經(jīng)觀察和查詢資料才得以改正。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。查考文獻(xiàn)【1】李朝清 單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第三版) 北京航空航天大學(xué)出版社 【2】趙建嶺 弓雷 51系列單片機(jī)開發(fā)寶典 電子工業(yè)出版社【3】李平 杜濤 羅和平 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)與實(shí)踐 機(jī)械工業(yè)出版社附 源程序代碼數(shù)碼管程序 /DS18B20的讀寫程序,數(shù)據(jù)腳P3.1 /溫度傳感器

11、18B20匯編程序,采用器件默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)化 /最大轉(zhuǎn)化時(shí)間750微秒,顯示溫度-55到+125度,顯示精度 /為0.1度，顯示采用4位LED共陰顯示測溫值 /P0口為位碼、段碼輸入,P2.6為位選 ，P2.7為段選 /*/#include #include#include #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds=P31;/定義DS18B20數(shù)據(jù)線sbit wela=P26;sbit dula=P27;bit list_flag=0;/初始化正確與否標(biāo)志位uchar flag;/正負(fù)號(hào)標(biāo)志位ucha

12、r aa,bb,cc;uchar temp_value;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40,0x63,0x39; uchar code table1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;void delay(uint ms) /延時(shí)程序while(ms-);uchar Init(void )/DS18B20初始化uchar status;ds=1;delay(8);ds=0;delay(90);/延時(shí)ds=1;de

13、lay(8);/延時(shí)status=ds; /如果為0，則初始化成功，如果為1，則初始化失敗delay(100);/延時(shí)return(status);uchar tempread(void)/從DS18B20讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)uchar i=0;uchar dat=0;for(i=8;i0;i-)ds=0;/給脈沖信號(hào)dat=1;ds=1;_nop_();_nop_();if(ds)dat|=0x80;delay(4);ds=1;return(dat);void tempwritebyte(uchar dat)/ 向DS18B20寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)uchar j;for(j=1;j=1;uchar g

14、et_temp(void)/DS18B20開始獲取溫度并轉(zhuǎn)換uchar a,b,t;if(Init()=1) list_flag=1;elselist_flag=0;Init();tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0x44); Init();tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0xbe);a=tempread();/讀低8位b=tempread();/讀高8位temp_value=(a&0x0f);/小數(shù)部分if(b&0x80)=0x80)b=b;a=a+1;t=(b4);flag=0;elset=(b4);flag=1;ret

15、urn (t); void dis_temp()aa=get_temp()/10;bb=get_temp()%10;cc=temp_value*625/1000%10;if(flag=0) wela=1;P0=0xfe;wela=0;dula=1;P0=0x40;/送-號(hào)dula=0;delay(10);delay(10); else if(flag=1) wela=1;P0=0xfe;wela=0;dula=1;P0=0x00;dula=0;delay(10);delay(10); wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=tablecc;dula=0;delay(30

16、0);delay(300); wela=1;P0=0xfd;wela=0;dula=1;P0=tableaa;dula=0;delay(300);delay(300);wela=1;P0=0xfb;wela=0;dula=1;P0=table1bb;dula=0;delay(300);delay(300);wela=1;P0=0xf7;wela=0;dula=1;P0=tablecc;dula=0;delay(300);delay(300);void main(void)while(1)get_temp();dis_temp(); 液晶顯示程序#include #include#include

17、 #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds=P31;/定義DS18B20數(shù)據(jù)線sbit wela=P26;sbit dula=P27;sbit RS=P24;sbit EN=P25;bit list_flag=0;/初始化正確與否標(biāo)志位uchar flag;/正負(fù)號(hào)標(biāo)志位uchar aa,bb,cc;uchar temp_value; unsigned char code str1=temperature: ;unsigned char code str2= ; /*lcd1602程序*/void d

18、elay1ms(unsigned int ms)/延時(shí)1毫秒（不夠精確的）unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+)for(j=0;j0;i-)ds=0;/給脈沖信號(hào)dat=1;ds=1;_nop_();_nop_();if(ds)dat|=0x80;delay(4);ds=1;return(dat);void tempwritebyte(uchar dat)/ 向DS18B20寫一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)uchar j;for(j=1;j=1;uchar get_temp(void)/DS18B20開始獲取溫度并轉(zhuǎn)換uchar a,b,t;if(Init()=1) list_flag=1;elselist_flag=0;Init();tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0x44); Init();tempwritebyte(0xcc);tempwritebyte(0xbe);a=tempread();/讀低8位b=tempr