1、單片微型計算機原理 與接口技術課程設計報告題目： 溫度測量班級：學號： 姓名： 指導老師 ： 實習日期 ： 6.277.11、課程設計要求(1通過按鍵設置溫度上、下限(2讀入 A/D 轉換數據：若數據 下限，則顯示溫度并顯示L、報警并使步進電機正轉； 若數據上限，則顯示溫度并顯示 H 、報警并使步進電機反轉； 若下限 數據上限，則顯示 C(3本機地址為06H，當接到上位機發的06H時，貝卩回發06H 當接到上位機發的 AAH 時，則將當前溫度發給上位機 當接到上位機發的 55H 時，則小燈亮，提示修改上、下限2、方案論證因為本設計是于AT89C51單片機的溫度測量系統，可以使用熱敏電阻之類的器

2、件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上將被測溫度顯示出來。但是這種設計需要用到 A/D轉換電路，還要涉及到電 阻與溫度的對應值的計算，比較麻煩。所以采用 DS18B2溫度傳感器，這 樣可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，電路簡單，精度高，軟硬 件都容易實現，而且使用單片機的接口便于系統的再擴展，滿足設計要 求。步進電機模塊，因為步進電機的額定工作電流過大，單片機無法獨立 驅動其工作，因而在接口電路與步進電機之間加入ULN2003A驅動芯片,利用驅動芯片的電流放大作用，使步進電機可靠的運轉。總體設計方框圖如圖2.

3、1所示。溫度傳感器步進電機單片機顯示報警控制按鍵圖2.1總體設計方框圖3、硬件系統設計及原理圖3.1單片機主控電路本設計中采用美國Atmel公司的8位單片機AT89C51作為單片機控制 模塊的核心部件，該型單片機在本設計中的應用如下：晶振采用 12MHZ，復位電路采用上電加按鈕復位。C1 I.31>uT Ldh -TEXT>r i X1c1*CRYSTAL<TEXT>3()u<TEXT>>XTAL1ieXTAL2RSTR11 Ok vT 隼 XT*U119sXTALI19XTAL29RST23FSEN30ALE3 1EA圖復位電路3.2顯示電路顯示電路

4、采用4位共陰極LED數碼管，P 0 口由上拉電阻提高驅動能力，作為段碼輸出并作為數碼管的驅動。P2 口的低四位作為數碼管的位選端。采用動態掃描的方式顯示。fO.QWDORJ.2/AD2 poam P0.4l'；iWpa.&'AEtR17/AD7P2.WAEP2.W P3.2/A1D P2.SA11 P2 4JAI2圖3.2數碼管顯示電路3.3溫度傳感器DS18B2 0溫度傳感器是美國DALLA S半導體公司最新推出的一種改進型 智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測 溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9-12位的數字值讀數方P0.6/A

5、D6P0.7/AD73332P2.0/A8P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2 5/A13 P2.6/A14 P27/A1521222324運262728R11k <TEXT>U2P3.0/RXD P3 1/TXD P3.2/INT0 m 7I/INT1VCCDQGND 27.0DS18B20 <TEXT>圖3.3溫度傳感器與單片機的連接3.4溫度上下限調整按鍵本系統設計三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設置溫度上下限和當前溫度，另外兩個分別用于設置報警溫度的加和減。均采用軟件消抖P2 O/AS 戶 2.1/AS P2.2/A

6、10 P2.3/A11 P2 4/A12 P2 5/A13 P2.6/A14 P2 7/A1S2122232425262728P3 D/RXD F3.1/TXD P3.2INT0' P3.3INT1P3 4/TO P3 S/T1P3.6/WRP3.7/RD10TTIR2R11k17i l,<ADD:£刑16圖3.4按鍵電路3.5步進電機步進電機驅動電路本設計選用驅動芯片ULN2003驅動四相步進電機。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅NPN達林頓管組成。ULN2003的每一對達林頓都串聯一個 2.7K的基極電阻，在5V的工作 電壓下它能與TTL和CMOS

7、電路直接相連，可以直接處理原先需要標準 邏輯緩沖器來處理的數據。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關態時承受50V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。圖 3.5.2.1 ULN2003 方框圖表3.5.2 ULN2003極限值參數參數名稱符號數值單位輸入電壓Vipf30V輸入電流lN25mA功耗Pd1W工柞壞境溫度Topr-20 to +85貯存溫度Tstg-55【0+150'CULN2003與單片機連接驅動步進電機原理圖如下:崖:2= lt-1冒 F11F PFPFPPPF圖3.522步進電機驅動電路3.6雙機通信利用單片機串行口實現兩個單片機

8、 主機、從機）之間的通信，其中一個單片機作為主機 發送方），另一個為從機 接收方），主機讀入按鍵值并將相應命令發送給從機，從機收到命令后執行相應的功能。雙機通信示意圖如下：AT89C51AT89C51圖3.6雙機通信示意圖4、軟件清單系統程序主要包括主程序和通信程序。其中主程序包括延時函數、掃描顯示函數、DS18B20復位函數、DS18B20 寫命令函數、DS18B20讀1字節函數、讀出溫度函數、溫度數據處理函數、報警函數、步進電機函數、設置溫度顯示轉換函數、按鍵查詢程序、主函數。通信上位機程序包括延時函數、掃描顯示函數、初始化函數、按鍵查詢程序、主函數。下位機函數包括初始化、接收程序、主函數

9、上位機軟件清單0: dm=table_dmdisplay0 。 delay(50>。 w0=1 。1: dm=table_dmdisplay1 。 delay(50>。 w1=1 。2: dm=table_dmdisplay2 。 delay(50>。 w2=1 。3: dm=table_dmdisplay3 。 delay(50>。 w3=1 。#include "reg51.h"#include "intrins.h" _nop_(>。延時函 數用#define dm P0 /段碼輸出口#define uchar uns

10、igned char#define uint unsigned int uint h。sbit w0=P2A0o /數碼管 4sbit w仁P2A1o /數碼管 3sbit w2=P2A2。 /數碼管 2sbit w3=P2A3。 /數碼管 1sbit aa=P1A0。sbit bb=P1A1。sbit cc=P1A2。uchar idata buf1。uchar code table_dm15=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0 x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40,0x38,0x76,0x3 9。/共陰 LED 段碼表 "0&quo

11、t; "1" "2" "3" "4" "5" "6" "7" "8" "9" " 不亮 " "-"'L''H''C'switch (j> case w0=0 case w1=0 case w2=0 case w3=0 /* 初始化函數 */ void init(>TMOD=0x20。 TH1=0xfd 。TL1=0xf

12、d 。PCON=0x00。uchardataSCON=0x50。display4=0x00,0x00,0x00,0x00 。/顯示單元數據，共 4 個數據和一個運 算暫用keyscan/*11us 延時函數*/void delay(uint t>for (。 t>0。 t->。scanvoid scan(>int j。for(j=0。 j<4。 j+>void keyscan(>if (aa=0>SBUF=0x06。do while(TI=0> 。 TI=0。else if (bb=0>SBUF=0xaa。do while(TI=0&

13、gt; 。 TI=0。TR1=1 。else if(cc=0> SBUF=0x55 。 display3=0x0d 。 display2=0x0d 。 display1=0x0d 。 display0=0x0d 。do while(TI=O> 。 TI=O。 else 。mainvoid main(>init(> 。dm=OxOO。 /初始化端口wO=O。w1=O。w2=O。w3=O。for(h=O 。 h<4 。 h+> / 開 機 顯 示"OOOO"displayh=O。while(1>scan(>。keyscan(>

14、;。if(RI=1>RI=O。bufO=SBUF。 if(bufO=Ox55>else if(bufO=OxO6>display3=OxOa。display2=OxOa。 display1=bufO%1OO/1O 。 displayO=bufO%1O 。elsedisplay3=OxOa。display2=OxOe。 display1=bufO%1OO/1O 。 displayO=bufO%1O 。下位機件清單#include "reg51.h"#include "intrins.h" _nop_(>。延時函數用#define d

15、m PO /段碼輸出口#define uchar unsigned char#define uint unsigned int ucharcodeTable4=OxO3,OxO6,OxOc,OxO9 。 ucharcodeTable14=OxO9,OxOc,OxO6,OxO3 。sbit DQ=P2A7O 溫度輸入口sbit w0=P2A0o /數碼管 4sbit w1=P2A1。 /數碼管 3sbit w2=P2A2。 /數碼管 2sbit w3=P2A3。 /數碼管 1sbit beep=P3A7。 /蜂鳴器和指示燈sbit set=P2A6。 /溫度設置切換鍵sbit add=P2A4。

16、 /溫度加sbit dec=P2A5。 /溫度減sbit lig=P3A6。int temp1=0。/顯示當前溫度和設置溫度的標志位為 0 時顯示當前溫度 uint h。uint temp。uchar r。uchar high=35,low=20。uchar sign。uchar q=0。uchar tt=0。uchar scale。uchar idata buf1=0x00 。int num=0。int num1=0。/* 溫度小數部分用查表法 */ ucharcode ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03, 0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x

17、06,0x07,0 x08,0x08,0x09,0x09 。/小數斷碼表uchar code table_dm15=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x 66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40 ,0x38,0x76,0x39 。/共陰 LED 段碼表 "0" "1" "2" "3" "4" "5" "6" "7" "8" "9" " 不亮&qu

18、ot; "-"'L''H''C' uchar table_dm1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe 6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef 。 /個位帶 小數點的斷碼表uchar data temp_data2=0x00,0x00 。 / 讀出溫 度暫放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 。 / 顯示單元數據，共 4 個數據和一 個運算暫用延時函數void delay(uint tfor (。t0。t-。/* 掃描顯示函數 */void scan

19、(int j 。for(j=0 。 j4 。 j+switch (jcase 0: dm=table_dmdisplay0 。 w0=0。 delay(50。 w0=1。 /xiaoshu case 1: dm=table_dm1display1 。 w1=0。 delay(50。 w1=1。 /gewei case 2: dm=table_dmdisplay2 。 w2=0。 delay(50。 w2=1。 /shiwei case 3: dm=table_dmdisplay3 w3=0。 delay(50。 w3=1。 /baiwei復位函數*/* 18B20 ow_reset(voidc

20、har presence=1。 while(presencewhile(presenceDQ=1。 _nop_(。 _nop_(。 / 從高拉 倒低DQ=0。delay(50。 /550 usDQ=1。delay(6。 /66 uspresence=DQ /presence=0復位成功,繼續下一步delay(45。 /延時 500 us presence=DQ。DQ=1。 /拉高電平/*DS18B20 寫命令函數 */ /向 1-WIRE 總線上寫 1 個字節 void write_byte(uchar valuchar i。for(i=8 。 i0。 i-DQ=1。 _nop_(。 _nop

21、_(。 /從高拉 倒低DQ=0 。_nop_( 。_nop_( 。_nop_(。 _nop_(。 /5 usDQ=val&0x01。 /最低位移出 delay(6。 /66 us val=val/2。 /右移 1 位DQ=1。delay(1。/*S18B20 讀 1 字節函數 */ /從總線上取 1 個字節 uchar read_byte(void>uchar i。uchar value=0。for(i=8 o i>0 o i->DQ=1o _nop_(>o _nop_(>o value>>=1oDQ=0o_nop_(>o_nop_(&g

22、t;o_nop_(>o _nop_(>o /4 usDQ=1o_nop_(>o_nop_(>o_nop_(>o _nop_(>o /4 us if(DQ>value|=0x80odelay(6>o /66 us/*讀出溫度函數 */DQ=1o return(value>o read_temp(>ow_reset(>o /總線復位delay(200>owrite_byte(0xcc>o /發命令 write_byte(0x44>o /發轉換命令 ow_reset(>odelay(1>owrite_by

23、te(0xcc>o /發命令 write_byte(0xbe>o temp_data0=read_byte(>o / 讀溫度 值的第字節temp_data1=read_byte(>o / 讀溫度 值的高字節temp=temp_data1otemp<<=8o temp=temp|temp_data0o / 兩字節合 成一個整型變量。/*溫度數據處理函數 */return tempo /返回溫度值 work_temp(uint tem>display4=tem&0x0f o / 取小數部分 的值display0=ditabdisplay4 o /

24、存入小 數部分顯示值display4=tem>>4 o / 取中間八位 ,即 整數部分的值display3=display4/100 o / 取百位 數據暫存display1=display4%100 o / 取后兩 位數據暫存display2=display1/10 o / 取十位數 據暫存display1=display1%10 o /個位數據 r=display1+display2*10+display3* 100o/ 符號位顯示判斷 /if(r<high>if(r>low>display3=0x0eoelsedisplay3=0x0coelsedis

25、play3=0x0doif(!display2>display2=0x0ao /次高位為 0 時不顯 示*報警函數 */void BEEP(>if(r>high&&r<129>|r<low>beep=!beepoelse beep=0。步進電機函數 */* void stepper(> if(r>high>TR0=1。if(num1<8>dowhile(!TF0> 。 num1+TH0=0x06。 TL0=0x06。else num1=0。P1=Tablenum。num+。if(num=4> n

26、um=0 。else if(r<low>TR0=1。if(num1<8>dowhile(!TF0> 。 num1+TH0=0x06。 TL0=0x06。else num1=0。P1=Table1num。num+。if(num=4> num=0 。else TR0=0。/* 設置溫度顯示轉換 */ void xianshi(int horl> if(horl=high> display3=0x0d。 display2=horl%100/10。 display1=horl%10 。display0=0 。else display3=0x0c。 dis

27、play2=horl%100/10。 display1=horl%10 。display0=0 。 if(!display2>display2=0x0a。 /次高位為 0 時不顯 示按鍵查詢程序 */void keyscan(>/int temp1 。 /最高溫度和最低溫度標 志位if(set=0>while(1>delay(500>。 /消抖 if(set=0>temp1+。 while(!set> scan(>。if(temp1=1>xianshi(high> 。 scan(>。if(add=0>while(!add&

28、gt; scan(>。 high+=1。if(dec=0>while(!dec> scan(>。high-=1。 if(temp1=2> xianshi(low> 。 if(add=0>while(!add> scan(>。 low+=1 。TR1=1。SCON=0x50。SBUF=0x55 。接收函數void receive (> buf0=SBUF。 if(buf0=0x06> lig=1。SBUF=0x06。 if(dec=0> while(!dec> scan(>。 low-=1 。 scan(>

29、。 if(temp1>=3> temp1=0。 break。do while(TI=0> 。 TI=0。 else if(buf0=0xaa>lig=1。SBUF=r 。do while(TI=0> 。 TI=0。 else if(buf0=0x55>lig=0x00 。SBUF=0x55 。 do while(TI=0> 。 TI=0。 else。主函數 */*void main(>init(> 。dm=0x00。 / 初始化端口w0=0。w1=0。w2=0。初始化void init (void>TMOD=0x22 。TH0=0x0

30、6。 TL0=0x06。TH1=0xfd。TL1=0xfd。PCON=0x00。w3=0。for(h=0 。 h<4 。 h+> / 開 機 顯 示"0000"displayh=0 。ow_reset(>。 /開機先轉換一次 write_byte(0xcc>。 /Skip ROMwrite_byte(0x44。/ 發轉換命令for(h=0 。 h100 。h+ / 開 機 顯 示work_temp(read_temp(。 / 處理溫度"0000"數據stepper(。scan(。scan(。 /顯示溫度值BEEP(。while(1keyscan(。if(RI=1elseRI=0。keyscan(。recei