单片机课程设计设计报告格式.doc

本科学生单片机课程设计报告题 目 数字温度计设计 姓 名 学 号 2008180138 院 （系） 工学院 专业、年级 电子信息工程 2008级 指导教师 杨 进 宝 课程设计成绩评定表项目评分依据满分得分设计作品电路板焊接工艺10功能完整20性能指标10程序运行可靠20人机交互友好，操作方便10设计报告内容完整10写作规范10设计报告篇幅符合要求10实评总分 指导教师签名 目 录1 设计要求2 硬件电路设计3 程序设计4 总结参考文献附件一：电路原理图附件二：程序清单3一设计要求1、用LED数码管或LCD显示温度值；2、温度测量范围：-55-+125；3、温度精度：0.5；4、温度显示分辨：0.1。二.硬件电路设计： 本次试验主要是采用了DS18B20芯片。并根据18B20的外部电路的连接方法与单片机连接，具体硬件电路如下：三.程序设计： 主要根据DS18B20的单总线通信，以及DS18B20的时序进行程序设计。具体如下：（一）、DS18B20产品的特点：（1）.只要求一个端口即可实现通信。（2）.在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。（3）.实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。（4）.测量温度范围在55。C到125。C之间。（5）.数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。（6）.内部有温度上、下限告警设置。（二）、DSl820工作过程及时序DSl820工作过程中的协议如下初始化RoM操作命令存储器操作命令处理数据1初始化单总线上的所有处理均从初始化开始 2ROM操作品令总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令之一这些命令如指令 代码 Read ROM(读ROM) 33H Match ROM(匹配ROM) 55H Skip ROM(跳过ROM CCH Search ROM(搜索ROM) F0H Alarm search(告警搜索) ECH 3存储器操作命令指令 代码 Write Scratchpad(写暂存存储器) 4EH Read Scratchpad(读暂存存储器) BEH Copy Scratchpad(复制暂存存储器) 48H Convert Temperature(温度变换) 44H Recall EPROM(重新调出) B8H Read Power supply(读电源) B4H 4时序 主机使用时间隙(time slots)来读写DSl820的数据位和写命令字的位 (1)初始化时序如下图主机总线to时刻发送一复位脉冲(最短为480us的低电平信号)接着在tl时刻释放总线并进入接收状态DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240 us)如图中虚线所示以下子程序在MCS51仿真机上通过其晶振为12M.初始化子程序：初始化函数Init_DS18B20(void)unsigned char x=0;DQ = 1; DQ复位delay(8); 稍做延时DQ = 0; 单片机将DQ拉低delay(80); 精确延时 大于 480usDQ = 1; 拉高总线delay(14);x=DQ; 稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败delay(20);写字节子程序： WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0x01;delay(5);DQ = 1;dat=1;读字节子程序：ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-)DQ = 0; 给脉冲信号dat=1;DQ = 1; 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;delay(4);return(dat);（三）、再通过显示程序将DS18B20采集到的温度显示在数码管上。设计总结： 经过将近几周的单片机课程设计，在老师和组长的帮助下 终于完成了我的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来，高兴之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是BCD码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。设计程序清单：#includereg51.hsbit DQ =P37; void delay(unsigned int i)while(i-);Init_DS18B20(void)unsigned char x=0;DQ = 1; delay(8); DQ = 0; delay(80); DQ = 1; delay(14);x=DQ; delay(20);ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-)DQ = 0; dat=1;DQ = 1; dat|=0x80;delay(4);return(dat);WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0x01;delay(5);DQ = 1;dat=1;ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); WriteOneChar(0x44); Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); WriteOneChar(0xBE); a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();t=b;t=8;t=t|a;tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; return(t);unsigned char code Num10=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;ShowAny(unsigned char LED1,unsigned char LED2,unsigned char LED3,unsigned char LED4,unsigned char LED5,unsigned char LED6,unsigned char LED7,unsigned char LED8)if(LED1) P2=0xEF; P0=LED1; delay(100); if(LED2) P2=0xDF; P0=LED2; delay(100); if(LED3) P2=0xBF; P0=LED3; delay(100); if(LED4) P2=0x7F; P0=LED4; delay(100); if(LED5) P2=0xFE; P0=LED5; delay(100); if(LED6) P2=0xFD; P0=LED6; delay(500); if(LED7) P2=0xFB; P0=LED7; delay(500); if(LED8) P2=0xF7; P0=LED8; delay(100); main()unsigned int i=0;while(1)i=ReadTemperature();ShowAny(0,0,0,0,0,Numi/100,Numi/10%10 | 0x80,Numi%10); 参考教程和资料： MCS-51单片机系统及其应用 DS18B20的使用说明DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图所示64位ROM的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器，结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1和0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存的第、字节保留未用，表现为全逻辑。第字节读出前面所有字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。当符号位时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。表1 DS18B20温度转换时间表 DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比较。若TH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的一个基数分别置入减法计数器、温度寄存器中，计数器和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的预置值减到时，温度寄存器的值将加，减法计数器的预置将重新被装入，减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。表2一部分温度对应值表温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000