单片机课程设计-基于PIC单片机的室内温度检测.doc

引言在工业控制中，pic单片机应用广泛，它最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。比如，一个摩托车的点火器需要一个i/o较少、ram及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便。 室温检测在实际生活中有相当重要的意义。比如说:通过温度来控制供暖阀门的开关，控制空调的降温和升温等等。在本课程设计我们采用基于pic单片机型号16f628a,通过温度传感器18b20来检测温度，并通过max485芯片进行传输，在读取温度方面可以用过一个rs485和rs232电平转换器，传输到pc机上来查看。1.问题分析及解决方案1.1 题目要求本课程设计为一个实际应用系统的温度检测控制部分，在温度检测系统中，对功能的要求如下:1.需要通过温度传感器18b20把实时的温度采集出来。2.当pic单片机程序跑飞，或受到干扰是有软件自动复位的功能。3.给pic单片机一个地址，通过上位机来寻找此地址来查询温度，且可以修改地址。4.当pic单片机断电和复位后，修改后的地址保持不变。5.需要通过458总线进行传输。1.2 解决方案针对题目所提供的要求，逐步提出以下解决方案：1.温度传感器18b20的温度采集主要的采集原理中的问题就是时序的问题，它之中的读，写，复位时序弄清楚，再对相应的寄存器进行设置。18b20就可以开始采集温度。2.对第二个要求，在pic16f628a单片机刚好存在有看门狗功能，即当看门狗使能时，一段时间没有喂狗，单片机就会自动复位，刚好解决了第二个问题。3.在第三个和第四个要求中，可以利用pic16f628a中的eeprom来解决，eeprom的主要功能就是的那个单片机断电后里面存在的数据不会丢失，在改变此检测系统的地址时，只需要把地址写到单片机的eeprom中即可。4.要通过485传输，我们选择了集成芯片max485，它满足了485传输协议，利用差分传输，抗干扰能力强，通过对max485芯片的控制就达到了485传输的功能。2. 单片机选型及硬件配置2.1 单片机及扩展模块选择在此室内温度检测上，我们在单片机的选择上进行了综合的考虑，最终选择了工业级单片机pic16f628a。它的主要特点：性价比高，体积小。它内部的结构完全可以满足室内温度检测所需要的要求，例如它内部有看门狗功能，有128字节的eeprom，还有内部晶振，低功耗功能，16个io口，欠压复位功能。基于此，我们选择它作为此系统的核心控制单元。在扩展模块中，我们需要温度传感和485传输。现在市场上用于温度检测主要就是18b20，它的优点也是性价比高，单线传输数据，可以节约单片机的io口，所以我们也选择了18b20.max485是基于485协议的485传输接口芯片，采用半双工传输方式。性价比高，优质，也是我们采用它的主要原因。2.2 i/o地址分配在此系统中我们用到的io口不多，引脚主要有指示灯一个，温度传感器一个，控制max485一个和外接晶振两个引脚，串行发送和接受两个引脚。具体引脚图如图1所示，io地址分配如表1所示：图1 pic16f628a引脚图表1 io地址分配表io地址功能ra3指示灯rb418b20温度传输线rb1数据接收rb2数据发送rb5max485控制线2.3 系统硬件原理图利用protel绘制的系统控制电路原理图如图2所示。图2 电路原理图3.软件实现3.1 控制流程图 为了清楚地表明动作的顺序和条件，绘制室pic单片机检测温度主程序流程图如图3所示。 图3 主程序流程图 温度传感器18b20的工作流程图如图4所示。图4 温度传感器18b20工作流程图中断服务工作和eeprom读写流程图如图5所示。图5 中断服务程序及eeprom写流程图3.2 软件代码利用c语言在mplab编译器里编写的程序如下所示:/pic单片机配置位0xde45#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define dq rb4#define dq_high() trisb4=1;dq=1 /为输入#define dq_low() trisb4=0;dq=0 uint temper;uchar a1,a2,a3,a4,addr,flag=0,flag1=0;void delay(uint x);void delayus(uint x);void init();void reset(); void write_byte(uchar date);uchar read_byte();void get_tem();void delay1();char rsbuf50; /定义串口接收数据缓冲区char rspoint=0;char *mystrstr(char *s, char *t);/比较是否为okunsigned char eeprom_rd(unsigned char addr) ;void eeprom_wr(unsigned char addr, unsigned char value) ; void config18b20()/初始化传感器，有些精度是0.5就不可以啦 reset(); write_byte(0xcc); /skip rom write_byte(0x4e); /write scratchpad write_byte(0x55); /上限 th 85度write_byte(0x00); /下限 tlwrite_byte(0x7f); /设置精度为 () ，特别说明：pdf说明文档说默认精度是0.0625，实际上不手动设置使用的是精度0.5reset(); write_byte(0xcc); /skip rom write_byte(0x48); /保存设定值 reset(); write_byte(0xcc); /skip rom write_byte(0xb8); /回调设定值 void clc()/清空函数char i;for(i=0;i50;i+)rsbuf0=0; /清除串口接收数据缓冲区 rspoint=0; void send_byte1( ) txreg=eeprom_rd(0x00); while(!trmt); void send_byte(uchar data ) txreg= data; while(!trmt); void send_string(char * str) int k = 0; do send_byte(*(str + k); k+; while(k 0;i-)dq_low();nop();nop();nop(); nop();nop();nop();nop();nop();nop(); dq=date&0x01;/01010101 delayus(1);/45us trisb4=0;rb4=0;nop();nop();date=0;/00101010 右移 nop();nop();uchar read_byte()uchar i,date=0; for(i=8;i0;i-) dq_low(); date=date1;/保证最低位存在nop();nop(); nop();nop();/5ustrisb4=0;rb4=1; trisb4=1; if(dq)date=date|0x80;/1000 0000 右移高位自动填0 delayus(1);/40us trisb4=1rb4=1;nop();nop();/1us return (date);void get_tem()uchar tem1,tem2,num;float aaa;reset(); /复位write_byte(0xcc);/跳过rom 因为只有一个ds18b20 不用读write_byte(0x44);/温度转换 delay(800);/延时 _此处本来需要750ms reset();write_byte(0xcc);write_byte(0xbe); /读暂存器tem1=read_byte();tem2=read_byte();aaa=(tem2*256+tem1)*6.25;/相当于 25.25转换为2525temper=(int)aaa;a1=temper/1000%10;a2=temper%1000/100;a3=temper%100/10;a4=temper%10;void delayus(uint x )uint i; for(i=x;i0;i-)nop(); void delay(uint x)/x msuint a,b;for(a=x;a0;a-)for(b=110;b0;b-);void init()trisb1=1; trisb2=1;trisb3=0; trisb5=0; trisa3=0; rb5=0;/2max485ra3=1; /指示灯灭 option=0x12;/看门的狗， 你要听话哟 config18b20();/配置18b20txsta=0x24;/高速rcsta=0x90;spbrg=25;/波特率设置9600/发送不中断 接受中断gie=1;/总中断使能peie=1;/定义外设中断使能rcie=1;/接受中断使能void eeprom_wr(unsigned char addr, unsigned char value) if(wr=0) gie=0; eeadrl=(addr); eedata=(value); wren=1; /写使能wr=1; nop(); nop(); /两次空操作，等待eeprom写完成gie=1; wren=0; /写使能 unsigned char eeprom_rd(unsigned char addr) eeadrl=addr; rd=1; return eedata; void main()delay(200);init();ra3=0; /指示灯亮delay(200);ra3=1; /指示灯灭addr=eeprom_rd(0x00); while(1) if(flag1=1)/vip查询地址flag1=0;rcie=0;/关接受中断使能rb5=1;/2max485/发送send_byte1( );rb5=0;/2max485 准备接受 rcie=1;/开 接受中断使能 if(flag=1)/用户查询数据 rcie=0;/关接受中断使能 flag=0;ra3=0; /指示灯亮rb3=1;/ 蜂鸣器响 rb5=1;/2max485/发送 get_tem();/获得温度send_byte(a1+48); /通过串口发送 send_byte(a2+48); /通过串口发送 send_byte(a3+48); /通过串口发送send_byte(a4+48); /通过串口发送send_string(c. ); ra3=1;/指示灯灭rcie=1;/开 接受中断使能clrwdt();/喂狗void interrupt com() char *p;if(rcif)/判断接受标志 rsbufrspoint+=rcreg; if(rcreg=1)/vip查询地址 flag1=1;clc(); if(rsbuf0=addr&rspoint=4) if(rsbuf2=0x72)/改 地址eeprom_wr(0x00,rsbuf3); if(rsbuf2=0x73)/输出温度 flag=1; if(rspoint=4) clc(); 3.3 设计结果通过反复的调试，功能已经全部实现，具体调试结果如下：硬件结构如截图6所示.上位机显示如截图7所示。图6 硬件结构图图7 上位机显示温度值图3.5 结果分析我们在设计过程中对硬件的电路设计和焊接，以及软件的调试，最后运行的结果已经达到预想的期望。在此检测系统中证明了pic单片机在这一系统中的优势，充分的利用了它的资源，若采用40脚且功能强大的单片机比如stc89c52，投资大不说，体积也大，且造成众多资源的浪费。 在设计此系统中，由于我们考虑有软件自动复位的功能，所以我们没有加入手动复位功能，这可能对现场操作人员操作造成不变。4.结论与体会 在本次课程设计中，我主要做的工作是对pic单片机控制程序的编写。在编写过程中经历了枯燥乏味的调试。记得有一次在调eeprom的时候，在上电的情况下，进行读和写都能够成功，但是一断电数据就丢失，这令我十分懊恼，就继续去查资料，一遍一遍的看pic16f628a技术手册，甚至和怀疑eeprom