嵌入式課程設(shè)計(jì)

-.z.-----總結(jié)資料嵌入式課程設(shè)計(jì)學(xué)院：計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級(jí)：物聯(lián)1501：王強(qiáng)**：41501602實(shí)驗(yàn)日期：2017年12月25日實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：嵌入式課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂許TC89開(kāi)發(fā)板為硬件平臺(tái)，開(kāi)發(fā)溫度采集、動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示、按鍵響應(yīng)、與PC串口通訊的綜合程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：1〕PC上的串口調(diào)試助手通過(guò)串口給STC89開(kāi)發(fā)板發(fā)送"GetTemp〞命令。2〕STC89開(kāi)發(fā)板從串口接收到"GetTemp〞命令后啟動(dòng)溫度傳感器DS18B20的測(cè)溫程序獲取當(dāng)前溫度，測(cè)試完成時(shí)將所測(cè)得溫度數(shù)據(jù)顯示在動(dòng)態(tài)數(shù)碼管上。(動(dòng)態(tài)數(shù)碼管在溫度獲取之前應(yīng)該顯示"FFFFFFFF〞，只有在獲取溫度后才顯示溫度值)3〕動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示出溫度數(shù)據(jù)后，請(qǐng)通過(guò)按鍵觸發(fā)STC89開(kāi)發(fā)板通過(guò)串口回送步驟2所測(cè)的溫度數(shù)據(jù)給PC上串口調(diào)試助手，同時(shí)恢復(fù)動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示為"FFFFFFFF〞。為保證每個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)都獨(dú)立完成，要求回送的數(shù)據(jù)包含自己的**，即如果你的**是20150809，當(dāng)前溫度值是19.6攝氏度，則在PC上的串口調(diào)試助手應(yīng)該顯示：20150809:19.6°C。硬件電路說(shuō)明：1〕STC89處理器管腳和晶振電路2〕獨(dú)立按鍵獨(dú)立按鍵一共5個(gè)，分別連接在單片機(jī)的P3.0到P3.4口。去抖動(dòng)的方式，我們采用軟件延時(shí)的方法。過(guò)程如下：先設(shè)置IO口為高電平〔一般上電默認(rèn)就為高〕，讀取IO口電平確認(rèn)是否有按鍵按下，如有IO電平為低電平后，延時(shí)幾個(gè)ms，再讀取該IO電平，如果任然為低電平，說(shuō)明對(duì)應(yīng)按鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)按鍵的程序。3〕DS18B20溫度傳感器局部DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計(jì)數(shù)器1提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率對(duì)溫度很敏感的振蕩器，為計(jì)數(shù)器2提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。初始時(shí)，溫度存放器被預(yù)置成-55℃，每當(dāng)計(jì)數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開(kāi)場(chǎng)減計(jì)數(shù)到0時(shí)，溫度存放器中存放的溫度值就增加1℃，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)展，直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)便停頓。初始時(shí)，計(jì)數(shù)器1預(yù)置的是與-55℃相對(duì)應(yīng)的一個(gè)預(yù)置值。以后計(jì)數(shù)器1每一個(gè)循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計(jì)數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度存放器存放值增加1℃計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)。DS18B20內(nèi)部的比擬器以四舍五入的量化方式確定溫度存放器的最低有效位。在計(jì)數(shù)器2停頓計(jì)數(shù)后，比擬器將計(jì)數(shù)器1中的計(jì)數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與0.25℃進(jìn)展比擬，假設(shè)低于0.25℃，溫度存放器的最低位就置0；假設(shè)高于0.25℃，最低位就置1；假設(shè)高于0.75℃時(shí)，溫度存放器的最低位就進(jìn)位然后置0。這樣，經(jīng)過(guò)比擬后所得的溫度存放器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表0.5℃，四舍五入最大量化誤差為±1/2LSB，即0.25℃。溫度存放器中的溫度值以9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號(hào)位，其余8位以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示溫度值。測(cè)溫完畢時(shí)，這9位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存存儲(chǔ)器的前兩個(gè)字節(jié)中，符號(hào)位占用第一字節(jié)，8位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。DS18B20測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)。DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)翻開(kāi)時(shí)，DS18B20進(jìn)展計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門(mén)開(kāi)通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性度加以補(bǔ)償。測(cè)量結(jié)果存入溫度存放器中。一般情況下的溫度值應(yīng)該為9位，但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，所以最后以16位補(bǔ)碼形式讀出。電路圖及管腳如下：4〕串口通信串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送，此時(shí)只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號(hào)地線和假設(shè)干控制信號(hào)線。因?yàn)橐淮沃荒軅魉鸵晃?，所以?duì)于一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分S位才能傳送完畢。串行通信的必要過(guò)程是:發(fā)送時(shí)，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接收時(shí)，要把串行信號(hào)再變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備處理。在串行通信中，收、發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的速率要有約定。通過(guò)編程可對(duì)單片機(jī)串行口設(shè)定為4種工作方式，其中方式0和方式2的波特率是固定的，而方式1和方式3的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定。串行口的4種工作方式對(duì)應(yīng)三種波特率。由于輸入的移位時(shí)鐘的來(lái)源不同，所以各種方式的波特率計(jì)算公式也不一樣，以下是4種方式波特率的計(jì)算公式。開(kāi)發(fā)板的電路圖如下列圖5〕動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示數(shù)碼管的顯示原理是靠點(diǎn)亮內(nèi)部的發(fā)光二極管來(lái)發(fā)光，下面就來(lái)我們講解一個(gè)數(shù)碼管是如何亮起來(lái)的。數(shù)碼管內(nèi)部電路如下列圖所示，從右圖可看出，一位數(shù)碼管的引腳是10個(gè)，顯示一個(gè)8字需要7個(gè)小段，另外還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，所以其內(nèi)部一共有8個(gè)小的發(fā)光二極管，最后還有一個(gè)公共端，生產(chǎn)商為了封裝統(tǒng)一，單位數(shù)碼管都封裝10個(gè)引腳，其中第3和第8引腳是連接在一起的。而它們的公共端又可分為共陽(yáng)極和共陰極，中間圖為共陰極內(nèi)部原理圖，右圖為共陽(yáng)極內(nèi)部原理圖。上圖展出了常用的兩種數(shù)碼管的引腳排列和內(nèi)部構(gòu)造?？偹苤?，點(diǎn)亮發(fā)光二極管就是要給予它足夠大的正向壓降。所以點(diǎn)亮數(shù)碼管其實(shí)也就是給它內(nèi)部相應(yīng)的發(fā)光二極管正向壓降。如上圖左〔一共a、b、c、d、e、f、g、DP八段〕，如果要顯示"1〞則要點(diǎn)亮b、c兩段LED；顯示"A〞則點(diǎn)亮a、b、c、e、f、g這六段LED；動(dòng)態(tài)顯示是多個(gè)數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺(jué)暫停作用使人看到多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示的效果。完整程序代碼：主程序文件main.c：-.z.#include"temp.h" //引用temp.h頭文件，包括一些有關(guān)溫度傳感器的函數(shù)#include"reg51.h" //引用reg51.h頭文件，說(shuō)明引腳地址#defineGPIO_DIGP0 //將P0端口定義為GPIO_DIG#defineGPIO_LEDP2 //將P2端口定義為GPIO_LEDsbitLSA=P2^2; //位選，P2^2定義為L(zhǎng)SAsbitLSB=P2^3; //同上位選定義變量sbitLSC=P2^4; //同上位選定義變量sbitK3=P3^2; //位選，P3^2定義為K3按鍵unsignedintdisp[8]={0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71,0*71}; //顯示FFFFFFFFunsignedcharcodeDIG_CODE[10]={0*3f,0*06,0*5b,0*4f,0*66,0*6d,0*7d,0*07,0*7f,0*6f};//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的顯示碼unsignedcharcheck1[7]={'0','0','0','0','0','0','0'}; //用來(lái)存放串口通信傳送字符unsignedcharcheck2[7]={'G','e','t','T','e','m','p'}; //用來(lái)比擬串口通信傳送字符unsignedcharmessage[17]={'4','1','5','0','1','6','0','2',':','0','0','0','0','0','0','0','0'};//顯示**為41501602：unsignedcharDisplayData[8]; //用來(lái)存放要顯示的8位數(shù)的值unsignedcharKeyValue=0; //是否按下獨(dú)立按鍵的標(biāo)志位voidDigDisplay(); //動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示函數(shù)voidUsartConfiguration(); //串口設(shè)置函數(shù)voidLcdDisplay(int); //數(shù)碼管顯示讀取到的溫度voidIntConfiguration(); //設(shè)置外部中斷voidDelay(unsignedintn); //延時(shí)函數(shù)voidTimer0Configuration(); //定時(shí)器初始設(shè)置voidCheckMessage(charm); //逐字檢查串口通信字符是否正確unsignedintflag=0; //數(shù)碼管顯示標(biāo)志位unsignedintj=0; //用于CheckMessage逐字檢查發(fā)送字符unsignedcharNum=0; //動(dòng)態(tài)數(shù)碼管位選/*******************************************************************************主函數(shù)模塊*******************************************************************************/voidmain() //主函數(shù){ unsignedinti; IntConfiguration(); //初始化外部中斷設(shè)置UsartConfiguration(); //初始化串口設(shè)置Timer0Configuration(); //初始化定時(shí)器設(shè)置while(1) { if(flag==1) //當(dāng)flag為1時(shí)數(shù)碼管直接顯示當(dāng)前溫度 {LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp()); //調(diào)用溫度傳感器函數(shù)并在數(shù)碼管顯示溫度 }if(flag==0) //當(dāng)flag為0時(shí)數(shù)碼管顯示FFFFFFFF { for(i=0;i<8;i++) //循環(huán)給disp[]數(shù)組賦值 {disp[i]=0*71; //disp[i]賦值 } } }}/*******************************************************************************獨(dú)立按鍵模塊*******************************************************************************/voidIntConfiguration() //設(shè)置外部中斷{//設(shè)置INT0 IT0=1; //跳變沿觸發(fā)方式〔下降沿〕E*0=1; //翻開(kāi)INT0的中斷允許。//設(shè)置INT1 IT1=1; //跳變沿觸發(fā)方式為下降沿E*1=1; //翻開(kāi)INT1的中斷允許EA=1; //翻開(kāi)總中斷}voidDelay(unsignedintn)//延時(shí)50us誤差0us {unsignedchara,b; for(;n>0;n--) { for(b=1;b>0;b--)for(a=22;a>0;a--); }}voidInt0() interrupt0 //外部中斷0的中斷函數(shù)K3按鍵中斷{ unsignedintk=0; Delay(1); //延時(shí)消抖if(K3==0) //如果K3按鍵被按下的話，動(dòng)態(tài)數(shù)碼管就顯示FFFFFFFF { KeyValue=1; flag=0; for(k=0;k<17;k++) //逐字將message[]字符數(shù)組中字符送入SBUF { SBUF=message[k]; //將接收到的數(shù)據(jù)放入到發(fā)送存放器while(!TI); //等待發(fā)送數(shù)據(jù)完成TI=0; //去除發(fā)送完成標(biāo)志位 }if(k==17) //如果message數(shù)組發(fā)送完畢就歸零準(zhǔn)備下一次 {k=0; } } else KeyValue=0; //K3按鍵沒(méi)被按下的時(shí)候就一直保持當(dāng)前狀態(tài)，顯示當(dāng)前溫度}/*******************************************************************************串口通信模塊*******************************************************************************/voidUsartConfiguration() //串口設(shè)置{SCON=0*50; //設(shè)置為工作方式1 TMOD=0*20; //設(shè)置計(jì)數(shù)器工作方式2,也就是自動(dòng)重裝模式PCON=0*80; //波特率加倍TH1=0*F3; //計(jì)數(shù)器初始值設(shè)置，注意波特率是4800的TL1=0*F3; ES=1; //翻開(kāi)接收中斷EA=1; //翻開(kāi)總中斷TR1=1; //翻開(kāi)計(jì)數(shù)器}voidUsart()interrupt4 //串口中斷{unsignedcharreceiveData; receiveData=SBUF; //出去接收到的數(shù)據(jù)RI=0; //去除接收中斷標(biāo)志位CheckMessage(receiveData); //判斷發(fā)送字節(jié)是否正確}voidCheckMessage(charm) //逐字檢查串口通信字符是否正確{check1[j]=m; //將串口接收到的字符一位一位的賦給check1[] if(check1[j]!=check2[j]) //按位逐字檢查發(fā)送字符是否符合要求{ flag=-1; //不符合直接退出} if(j==6) //符合時(shí)改變顯示標(biāo)志位，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度{ flag=1; } j++; //按位檢查}/*******************************************************************************動(dòng)態(tài)數(shù)碼管模塊*******************************************************************************/voidDigDisplay()interrupt1 //動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示{//定時(shí)器在工作方式二會(huì)自動(dòng)重裝初，所以不用在賦值。TH0=0*9c; //給定時(shí)器賦初值，定時(shí)1ms TL0=0*00; GPIO_DIG=0; //消隱switch(Num) //位選，選擇點(diǎn)亮的數(shù)碼管， {case(7): LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第7位case(6): LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;//顯示第6位case(5): LSA=0;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第5位case(4): LSA=1;LSB=1;LSC=0;break;//顯示第4位case(3): LSA=0;LSB=0;LSC=1;break;//顯示第3位case(2): LSA=1;LSB=0;LSC=1;break;//顯示第2位case(1): LSA=0;LSB=1;LSC=1;break;//顯示第1位case(0): LSA=1;LSB=1;LSC=1;break;//顯示第0位 }GPIO_DIG=disp[Num]; //發(fā)送段碼Num++; //動(dòng)態(tài)數(shù)碼管從0到7循環(huán)點(diǎn)亮if(Num>7) Num=0;}voidTimer0Configuration() //定時(shí)器初始設(shè)置{TMOD=0*20; //選擇為定時(shí)器模式，工作方式2，僅用TR*翻開(kāi)啟動(dòng)。TH0=0*9C; //給定時(shí)器賦初值，定時(shí)100us TL0=0*9C; ET0=1; //翻開(kāi)定時(shí)器0中斷允許EA=1; //翻開(kāi)總中斷TR0=1; //翻開(kāi)定時(shí)器}/*******************************************************************************溫度傳感器DS18B20模塊*******************************************************************************/voidLcdDisplay(inttemp) //數(shù)碼管顯示讀取到的溫度{ unsignedchardatas[]={0,0,0,0,0};//定義數(shù)組floattp; if(temp<0) //當(dāng)溫度值為負(fù)數(shù) { disp[2]=0*40; //如果溫度值為負(fù)數(shù)的時(shí)候，disp[2]數(shù)碼管顯示負(fù)號(hào)- //因?yàn)樽x取的溫度是實(shí)際溫度的補(bǔ)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(gè)小數(shù)點(diǎn)就*100，+0.5是四舍五入，因?yàn)镃語(yǔ)言浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時(shí)候把小數(shù)點(diǎn)//后面的數(shù)自動(dòng)去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進(jìn)1了，小于0.5的就//算由".5，還是在小數(shù)點(diǎn)后面。 } else { disp[2]=0; //如果溫度不是負(fù)數(shù)，就置零tp=temp;//因?yàn)閿?shù)據(jù)處理有小數(shù)點(diǎn)所以將溫度賦給一個(gè)浮點(diǎn)型變量//如果溫度是正的則，則正數(shù)的原碼就是補(bǔ)碼它本身temp=tp*0.0625*100+0.5; //留兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)就*100，+0.5是四舍五入，因?yàn)镃語(yǔ)言浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整型的時(shí)候把小數(shù)點(diǎn)//后面的數(shù)自動(dòng)去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是進(jìn)1了，小于0.5的就//算加上0.5，還是在小數(shù)點(diǎn)后面。 }message[9]=(temp/10000)+'0'; //具體溫度的百位message[10]=(temp%10000/1000)+'0'; //具體溫度的十位message[11]=(temp%1000/100)+'0'; //具體溫度的個(gè)位message[12]='.'; //小數(shù)點(diǎn)字符message[13]=(temp%100/10)+'0'; //具體溫度的十分位message[14]=(temp%10)+'0'; //具體溫度的千分位message[15]='o'; //message[15]和[16]字符串代表°C攝氏度符號(hào)message[16]='C';disp[0]=0; //disp[0]和disp[1]直接置零disp[1]=0;disp[3]=DIG_CODE[temp/10000]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的百位disp[4]=DIG_CODE[temp%10000/1000]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的十位disp[5]=DIG_CODE[temp%1000/100]|0*80; //數(shù)碼管顯示具體溫度的個(gè)位//共陰接法，數(shù)碼管為高電平驅(qū)動(dòng)，且小數(shù)點(diǎn)的段接在IO的bit7，所以用|0*80來(lái)點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)disp[6]=DIG_CODE[temp%100/10]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的十分位disp[7]=DIG_CODE[temp%10]; //數(shù)碼管顯示具體溫度的千分位}-.z.溫度傳感器temp.c：-.z.#include"temp.h"/********************************************************************************函數(shù)名:Delay1ms*函數(shù)功能:延時(shí)函數(shù)*輸入:無(wú)*輸出 :無(wú)*******************************************************************************/voidDelay1ms(unsignedinty){ unsignedint*; for(y;y>0;y--) for(*=110;*>0;*--);}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20Init*函數(shù)功能:初始化*輸入:無(wú)*輸出 :初始化成功返回1，失敗返回0*******************************************************************************/unsignedcharDs18b20Init(){ unsignedinti; DSPORT=0; //將總線拉低480us~960us i=70; while(i--);//延時(shí)642us DSPORT=1; //然后拉高總線，如果DS18B20做出反響會(huì)將在15us~60us后總線拉低i=0; while(DSPORT) //等待DS18B20拉低總線 {i++; if(i>5000)//等待>5MS return0;//初始化失敗 }return1;//初始化成功}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20WriteByte*函數(shù)功能:向18B20寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)*輸入:*輸出 :無(wú)*******************************************************************************/voidDs18b20WriteByte(unsignedchardat){ unsignedinti,j; for(j=0;j<8;j++) { DSPORT=0; //每寫(xiě)入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1us i++; DSPORT=dat&0*01;//然后寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)，從最低位開(kāi)場(chǎng)i=6; while(i--);//延時(shí)68us，持續(xù)時(shí)間最少60us DSPORT=1; //然后釋放總線，至少1us給總線恢復(fù)時(shí)間才能接著寫(xiě)入第二個(gè)數(shù)值dat>>=1; }}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20ReadByte*函數(shù)功能:讀取一個(gè)字節(jié)*輸入:*輸出 :無(wú)*******************************************************************************/unsignedcharDs18b20ReadByte(){ unsignedcharbyte,bi; unsignedinti,j; for(j=8;j>0;j--) { DSPORT=0;//先將總線拉低1us i++; DSPORT=1;//然后釋放總線i++; i++;//延時(shí)6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=DSPORT; //讀取數(shù)據(jù)，從最低位開(kāi)場(chǎng)讀取/*將byte左移一位，然后與上右移7位后的bi，注意移動(dòng)之后移掉那位補(bǔ)0。*/ byte=(byte>>1)|(bi<<7); i=4; //讀取完之后等待48us再接著讀取下一個(gè)數(shù)while(i--); } returnbyte;}/********************************************************************************函數(shù)名:Ds18b20ChangTemp*函數(shù)功能:讓18b20開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)換溫度*輸入:*輸出 :無(wú)*******************************************************************************/voidDs18b20ChangTemp(){ Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20Writ